Nghiên cứu công nghệ thu hồi để tái sử dụng năng lượng bằng hệ thống truyền động thủy lực khi phanh xe cơ giới

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - Luyện Văn Hiếu NGHIÊN CỨU CÔNG NGHỆ THU HỒI ĐỂ TÁI SỬ DỤNG NĂNG LƯỢNG BẰNG HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG THỦY LỰC KHI PHANH XE CƠ GIỚI Ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 9520116 TĨM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2019 Cơng trình thực tại: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội - Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS Ngô Sỹ Lộc TS Trần Khánh Dương Phản biện 1: …………………………………… …… Phản biện 2: ……………………………………… … Phản biện 3: …………………………………………… Luận án bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp Trường họp Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vào hồi …….giờ, ngày … tháng … năm ……… Có thể tìm hiểu luận án thư viện: Thư viện Tạ Quang Bửu – Trường ĐHBK Hà Nội Thư viện Quốc gia Việt Nam DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN Luyện Văn Hiếu, Ngô Sỹ Lộc, Trần Khánh Dương (2015) Công nghệ thu hồi lượng động sử dụng bình tích áp thủy lực Tuyển tập Cơng trình – Hội nghị Khoa học Cơ học thủy khí tồn quốc năm 2015 tr 325-332; Luyện Văn Hiếu, Ngô Sỹ Lộc, Trần Khánh Dương (2016) Nghiên cứu hiệu thu hồi động xe chuyên dùng bình tích thủy khí Tuyển tập Cơng trình – Hội nghị Khoa học Cơ học thủy khí tồn quốc năm 2016 tr 223-233; Luyện Văn Hiếu, Ngô Sỹ Lộc, Trần Khánh Dương (2018) Giới thiệu hệ thống thực nghiệm phanh thu hồi lượng động bình tích thủy lực xe tơ chun dùng Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số năm 2018 tr 58-65; Luyện Văn Hiếu, Ngô Sỹ Lộc, Trần Khánh Dương (2018) Một số kết nghiên cứu thực nghiệm hệ thống phanh thu lượng động sử dụng bình tích áp thủy lực lắp xe thu gom rác 2,5 Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số năm 2018 tr 100-106; Luyen Van Hieu, Ngo Sy Loc, Tran Khanh Duong (2018) A Hydraulic Regenerative Braking System: Some Modeling and ExperimentalResults Journal of Science & Technology technical universities, No 127B, 2018, page 57-62 Luyen Van Hieu, Ngo Sy Loc, Tran Khanh Duong (2018) Studying hydraulic regenerative braking system on the dump truck The first International Conference on Fluid Machinery and Automation Systems 2018, page 68-73; Luyen Van Hieu, Ngo Sy Loc, Tran Khanh Duong, Pham Van Hai and Dong Minh Tuan (2018) Modeling and simulating specialized vehicle regenerative braking system The first International Conference on Fluid Machinery and Automation Systems 2018, page 347-352 MỞ ĐẦU 1.1 Lý lựa chọn đề tài Hiện nay, lượng hóa thạch truyền thống dần cạn kiệt [1], để phát triển bền vững kinh tế, bảo vệ môi trường yêu cầu cấp bách quốc gia Ngày 25 tháng 11 năm 2015 Thủ tướng Chính phủ ban hành Quyết định phê duyệt Chiến lược phát triển lượng tái tạo Việt Nam đến năm 2030 tầm nhìn đến năm 2050 Do vấn đề tiết kiệm lượng, khai thác nguồn lượng tái tạo ưu tiên phát triển nước ta [2] Hiện xe chuyên dùng sử dụng thu gom chở rác nước ta với số lượng lớn [3], hệ thống phanh dòng xe sử dụng thường hệ thống phanh dạng ma sát, trình phanh hãm xe, hệ thống phanh kiểu thực biến đổi động xe sang nhiệt năng, tiêu tán môi trường xung quanh, không thu hồi, đặc điểm khai thác mà dòng xe có tần xuất phanh dừng cao, cơng suất phanh lớn, dẫn đến lãng phí lượng, ngồi sản sinh lượng khí phát thải lớn gây ô nhiễm môi trường Tuy nhiên để thay hết dòng xe lưu hành điều kiện kinh tế khó khăn nước ta cơng việc khó khăn, hướng nghiên cứu để phát triển hệ thống phanh thu thủy lực dòng xe chuyên dùng thu gom chở rác cần đặt Nhằm hướng đến phát triển hệ thống phanh có khả khai thác, thu lượng động xe chuyên dùng thu gom chở rác, tác giả lựa chọn đề tài “Nghiên cứu công nghệ thu hồi để tái sử dụng lượng hệ thống truyền động thủy lực phanh xe giới” nội dung nghiên cứu luận án 1.2 Mục đích nghiên cứu - Đề xuất cấu hình hệ thống thủy lực có khả thu hồi lượng động phanh xe chuyên dùng thu gom rác tải trọng 2,5 tấn; - Từ cấu hình đề xuất, nghiên cứu đánh giá khả phanh thu lượng động hệ thống phanh hàm số thông số vận hành như: tốc độ xe theo tay số, khối lượng xe thơng số áp suất bình áp thủy lực 1.3 Đối tượng, phạm vi phương pháp nghiên cứu Đối tượng nghiên cứu: Xe chuyên dùng thu gom chở rác sử dụng hộp số sàn có gắn hộp chia công suất hạng nhẹ Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu tỉ lệ thu hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bình áp lắp kết nối với hộp chia công suất xe chuyên dùng thu gom chở rác loại 2,5 di chuyển vùng đồng Phương pháp nghiên cứu: Sử dụng phương pháp nghiên cứu tính tốn lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm vật lý có tham khảo kết nghiên cứu nước quốc tế + Nghiên cứu lý thuyết: Mơ hình lý thuyết phù hợp với môi trường Matlab-Simulink xây dựng, đặc tính cơng tác nghiên cứu đánh giá + Nghiên cứu thực nghiệm: Hệ thống thiết kế, lựa chọn, chế tạo, lắp đặt, thử nghiệm, tỉ lệ thu đánh giá so sánh với kết nghiên cứu lý thuyết 1.4 Ý nghĩa khoa học thực tiễn Luận án vận dụng nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm để rõ cụ thể phương pháp thu lượng động trình phanh xe chuyên dùng thu gom rác hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bình áp thủy lực để tích trữ, lượng thu tái sử dụng phương tiện xe Cơng nghệ phanh thu lượng động xe giới ngày sử dụng rộng rãi nhiều nước, nhiên nước ta nghiên cứu cơng nghệ hạn chế, nội dung nghiên cứu luận án góp phần vào kho nguồn tài liệu bổ trợ cho nhà sản xuất xe chuyên dùng nước ta, thúc đẩy phát triển hệ thống phanh thu động hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bình áp thủy lực lắp dòng xe chuyên dùng thu gom rác 1.5 Các điểm luận án đạt - Đề xuất cấu hình hệ thống phanh thu lượng động hệ thống truyền động thủy lực lắp đặt xe chuyên dùng thu gom chở rác tải trọng 2,5 tấn; - Thiết kế, chế tạo, lắp đặt thử nghiệm thành công hệ thống phanh thu lượng động hệ thống truyền động thủy lực lắp đặt đối tượng xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 tấn; - Đánh giá tỉ lệ thu hệ thống phanh thu thủy lực xe chuyên dùng thu gom rác loại 2,5 theo chế độ vận hành xe như: thay đổi tay số truyền - vận tốc xe, áp suất bình áp thủy lực khối lượng xe; - Có thể khai thác động hệ thống phanh thu thủy lực kết nối với hộp chia công suất dòng xe chuyên dùng thu gom rác loại 2,5 dòng xe chun dùng có tính tương đương 1.6 Cấu trúc luận án: Trình bày chương NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Mơ hình hệ thống phanh thu thủy lực xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 2.1.1 Cấu hình hệ thống phanh thu nng thy lc Sơ đồ bàn đạp phan pacc V1 10 11 Phanh thu lợng Phanh thờng xe éT4 (chế độ off) Hộp PTO CLPTO Ly hợp Động Hộp số sàn CL CLPTO pacc V1 Bộ điều khiĨn Arduino Uno R3 12 Br CL Hình 10 Cấu hình sơ đồ hệ thống phanh thu thủy lực xe chuyên dùng thu gom chở rác 2,5 2.1.2 Mơ hình q trình phanh thu thủy lực v P Pw j x Y O h w G ω h P r1 A ZP p1 P b a L bx r bx P BP r2 pp p2 Z2 Hình 2 Lực tác dụng lên tơ phanh đường nằm ngang Phương trình cân lực phanh xe đường nằm ngang (Hình 2.2) sau: Pj = Pp1 + Pp2+Ppp+ Pr1 + Pr2 + Pw+ Pη (2.5) Trong đó: Pj - lực quán tính sinh phanh; Pp1, Pp2 - lực phanh sinh bánh trước bánh sau xe hệ thống phanh ma sát (Hệ thống phanh nguyên xe); Ppp - lực phanh sinh bánh xe chủ động (bánh sau xe) hệ thống phanh thu thủy lực; Pr1, Pr2 - lực cản lăn bánh trước bánh sau; Pη - lực cản ma sát hệ thống truyền động; Pw - lực cản khơng khí; Z1, Z2 - phản lực thẳng góc từ mặt đường lên bánh xe trước cách bánh xe sau; B×nh tÝch M Mp i Ly hợp Động bxp Bơm thđy lùc Hép PTO Thïng chøa dÇu ptc Hép sè MT i0 Đờng truyền công suất phanh Hỡnh Sơ đồ trình phanh hệ thống phanh thu thủy lực  Tỉ lệ thu lượng α Để đánh giá khả thu hệ thống phanh thu thủy lực, ta xác định tỉ lệ thu lượng phanh lần phanh, thông số tỉ lệ thu α thương số lượng thu vào bình tích áp với động giảm xe lần phanh sau: E α = Trong đó: α - tỉ lệ thu  p go Vgo   Ea=    1−k V g    Vgo    k -1 (2.49) 100% a  −1    (2.50) pgo – áp suất làm việc ban đầu khí [N/m2] Vgo - thể tích làm việc ban đầu khí tương ứng với pgo [m3] pg - áp suất khí nén [N/m2] Vg - thể tích khí bị nén tương ứng với pg [m3] ∆Ev – Độ biến thiên động xe vận tốc phanh ban đầu vo đến vt Hệ thống phanh thu hoạt động trường hợp ngắt ly hợp, ta bỏ qua ảnh hưởng trọng khối quay cụm bánh đà chi tiết có trọng khối nhỏ đường truyền lực, biến thiên động xe vận tốc phanh ban đầu vo đến vt xác định: Trong trường hợp thu phanh thu đến xe dừng vt =0 (Evt=0), động xe xác định: ΔE v = E vo = [ m.v o n +∑ J ω bxo bxi i=1 ] (2.52) m – khối lượng xe [kg]; vo- vận tốc xe phanh ban đầu [1/s]; vt- vận tốc xe thời điểm ngừng phanh t [1/s]; Jbxi -mơ men qn tính bánh xe thứ i [kgm2]; ωbxo-vận tốc góc bánh xe vận tốc phanh ban đầu[rad/s]; ωbxt-vận tốc góc bánh xe thời điểm dừng phanh t[rad/s]; n – số bánh xe 2.1.3 Một số phương án tái sử dụng lượng động Năng lượng tích trữ trình phanh thu tái sử dụng hỗ trợ di chuyển phục vụ cấu nâng hạ cấu hình thể phương án hình 2.16 Hình 2.22; Cấu hình ứng dụng dòng xe chuyên dùng tự đổ sử dụng thu gom rác xe chun dùng có tính tương đương 13 12 pacc 11 10 V1 6a 6b Hép ÐT4 PTO Ly hỵp CLPTO Hép sè sàn Động CL CLPTO pacc Br CL V1Bộ điều khiĨn Arduino Uno R3 Hình 16 Sơ đồ phương án hệ thống thu thủy lực tái sử dụng lại lượng vào hệ thống công tác chuyên dùng nâng hạ ben thủy lực (chế độ phanh thu nng) 14 13 15 V2 12 Sơ đồ bàn ®¹p phanh pacc 11 10 V1 A B Phanh thu lợng C E Phanh thêng cña xe ÐT4 Hép PTO CLPTO Ly hợp Động Hộp số sàn CL CLPTO V1 V2 Bé ®iỊu khiĨn Arduino Uno R3 pacc Br CL Mạch điện điều khiển Hỡnh 22 S hệ thống phanh thu thủy lực phương án thay cụm bơm thủy lực 2.2 Khảo sát khả thu hệ thống phanh thu thủy lực chương Matlab - Simulink xe chuyên dùng 2,5 2.2.1 Kết trường hợp phanh khẩn cấp phanh hệ thống phanh thu thủy lực Hình Biểu đồ gia tốc xe trình phanh trường hợp hệ thống thu trường hợp phanh khẩn cấp Hình Biểu đồ vận tốc xe trình phanh trường hợp hệ thống thu trường hợp phanh khẩn cấp Hình Biểu đồ áp suất bình áp Hình Biểu đồ quãng đường trình phanh trường phanh xe trình phanh hợp hệ thống thu trường hợp hệ thống thu trường hợp phanh khẩn cấp trường hợp phanh khẩn cấp Với điều kiện vận tốc phanh ban đầu xe vo=30km/h, xe không tải m =1700kg (theo biểu thức (2.52) ∆Ev =67631(J)) ta thấy: - Trong trường hợp cần phanh khẩn cấp, hệ thống phanh khí hệ thống phanh thu thủy lực hoạt động, thông số quãng đường phanh gia tốc phanh đáp ứng điều kiện an toàn cho xe (quãng đường phanh Sph =9,33 < 9,5m gia tốc phanh av =7,03 > 5,0 m/s2), 10 Thực tế trình vận hành xe, mức lượng hay mức áp suất bình áp từ trình thu khác nhau, ta cần nghiên cứu ảnh hưởng mức áp suất bình áp đến khả tăng tốc xe, nghiên cứu luận án đánh giá trình tăng tốc xe theo mức áp suất thu tích trữ bình áp p ga =100bar; 125bar; 150bar Năng lượng tái sử dụng mức áp suất làm việc nhỏ bình, pstop =85 bar Hình 97 Biểu đồ vận tốc xe Hình 99 Biểu đồ quãng đường di chuyển xe trường hợp pga khác trường hợp pga khác Nhận xét: Kết trường hợp khởi hành xe (tay số 1) từ nguồn lượng bình áp theo mức áp suất khác nhau, lần thể rõ khả tái sử dụng hệ thống Với mức áp suất thu từ trình phanh khác lớn (p ga= 100; 125;150bar) quãng đường di chuyển tăng (S keomax=13; 29; 40 m), vận tốc xe lớn tăng (vxemax =4,79; 8,47; 11,19 km/h) 2.4 Nghiên cứu thực nghiệm 2.4.1 Mục đích phạm vi nghiên cứu  Mục đích thực nghiệm Trong nghiên cứu luận án, chương cần đạt mục tiêu sau: Đánh giá tính khả thi mơ hình đề xuất, đồng thời kiểm chứng mơ hình lý thuyết nghiên cứu chương 2, luận án  Phạm vi thực nghiệm 14 Thí nghiệm đo thơng số áp suất bình áp thủy lực vận tốc xe trình phanh từ vận tốc phanh ban đầu v o đến dừng xe theo trường hợp: - Thay đổi áp suất làm việc ban đầu bình áp thủy lực; - Thay đổi vận tốc xe theo tay số tương ứng; - Thay đổi khối lượng xe khác 2.4.2 Đối tượng thực nghiệm phương pháp đo 2.4.2.1 Đối tượng thực nghiệm Đối tượng xe ô tô chuyên dụng thu gom rác loại 2,5 Từ kết khảo sát chương 3, thiết bị hệ thống phanh thu lượng lựa chọn phù hợp với mơ hình xe thực nghiệm Hình Ảnh bơm bánh thủy lực xe Hình Ảnh van thủy lực điều khiển Hình 4 Ảnh thiết bị đồ hồ đo áp suất, cảm biến thủy lực công tắc áp suất hệ thống 15 Hình Ảnh thùng chứa dầu thủy lực nguồn điện ắc quy Để điều khiển hoạt động hệ thống trình phanh, điều khiển thiết kết chương trình Proteus sử dụng Card Arduino Uno R3 nạp code chương trình hoạt động theo lưu đồ thuật tốn điều khiển sơ đồ hình 4.7 Vì tín hiệu điều khiển từ Card Arduino Uno R3 có điện áp tối đa 5V, để điều khiển hoạt động van điện từ điện áp 24V, luận án chế tạo thêm phần mạch khuếch đại công suất ta sử dụng transitor cơng suất (xem hình 4.6) Bắt đầu Sai Cú CL ? Đúng Kết nối PTO Sai Cã CLPTO? §óng §óng Sai Có Br ? Sai Pacc < Pmax? Đúng Chế độ tái Gửi tín hiệu ®Õn V1 sư dơng KÕt thóc Hình Ảnh điều khiển sử dụng mạch Arduino Uno R3 gắn ca bin xe Hình Lưu đồ thuật tốn điều khiển mơ hình hệ thống thu thủy lực 2.4.2.2 Phương pháp đo Thông số trình đo áp suất bình áp thủy lực vận tốc xe được xây dựng  Đo vận tốc xe 16 Để đo vận tốc xe trình phanh xe, luận án xây dựng hệ thống đo có dạng sơ đồ Hình 4.8; Hình Sơ đồ cấu trúc đo vận tốc xe mơ hình thí nghiệm xe chun dùng Hệ thống đo thực dựa nguyên lý đếm xung, cánh xung thép gắn đầu trục bánh xe, lần cánh xung quay đến vị trí lắp cảm biến tiệm cận (cảm biến từ điện), cảm biến hoạt động xác nhận tín hiệu dạng điện áp, tín hiệu có mức điện áp theo nguồn điện cấp (tác giả sử dụng nguồn điện 12V có sẵn tơ để cấp cho cảm biến) Điện áp tiếp nhận cổng digital mạch Arduino có mức điện áp tối đa 5V, ta sử dụng linh kiện điện tử cách ly quang PC817 [65] [66] để chuyển đổi hạ áp sang tín hiệu có mức điện áp phù hợp với mạch Arduino 5V, nguồn 5V lấy từ bo mạch Arduino, tín hiệu cung cấp đến chân digital số mạch Arduino, từ tín hiệu dạng xung thơng qua chương trình viết nạp vào mạch Arduino ta đo vận tốc xe theo thời gian thực, giá trị đo vận tốc (km/h) theo trục thời gian giây (s)  Đo áp suất bình áp thủy khí Để đo áp suất bình áp thủy khí phương tiện di chuyển, luận án xây dựng mơ hình đo số liệu áp suất bình tích thủy lực hệ thống phanh có sơ đồ Hình 4.9 Hệ thống đo áp suất bình áp thủy lực xây dựng sử dụng Card Arduino kết nối với máy tính, thơng qua chương trình Matlab mở rộng chạy thêm tảng ứng dụng Arduino IO để kết nối chương trình Matlab với card Arduino thông qua cổng USB để thu nhận liệu từ cảm biến theo 17 thời gian thực, tín hiệu từ cảm biến dạng điện áp cấp đến chân Analog A0 Card Arduino Uno R3 Kết giá trị tín hiệu đo theo đơn vị áp suất bar, trục thời gian giây (s) Hình Sơ đồ cấu trúc đo áp suất bình áp thủy khí mơ hình thí nghiệm xe chuyên dùng 2.5 Kết thực nghiệm Kết giá trị đo giá trị áp suất bình áp thủy khí (giá trị tín hiệu đo) bar, giá trị tín hiệu đo vận tốc xe trình phanh thu lượng động km/h trục thời gian giây, sở quy hoạch thực nghiệm ta có kết thí nghiệm: 2.5.1 Kết thực nghiệm 1: Thực nghiệm ảnh hưởng áp suất làm việc ban đầu đến trình phanh thu lượng động 40 35 Vận tốc (km/h) 30 Test, pgo=75bar 25 Test, pgo=85bar 20 Test, pgo=95bar 15 10 5 1 1 Thời gian(s) Hình 10 Biểu đồ trình giảm tốc độ trình phanh xe thu lượng xe chạy tay số 3, theo mức pgo khác 18 Từ kết cho ta thấy, từ vận tốc phanh ban đầu trình phanh thu diễn ra: Trường hợp 1: mức áp suất pgo=75 bar, thời gian phanh 16s, gia tốc phanh trung bình 0,52 (m/s2); Trường hợp 2: mức áp suất pgo=85 bar, thời gian phanh 15s; gia tốc phanh trung bình 0,56 (m/s2); Trường hợp 3: mức áp suất pgo= 95 bar, thời gian phanh 14s, gia tốc phanh trung bình 0,60 (m/s2); 120 100 Áp (bar)suất 80 60 Thực nghiệm, pgo=95bar Thực nghiệm, pgo=85bar 40 Thực nghiệm, pgo=75bar 20 Thời gian (s) 101112131415161718 Hình 11 Biểu đồ áp suất bình áp thủy khí q trình phanh xe thu lượng với mức pgo khác Thể tích dầu (lit) 2.60 2.50 2.40 2.30 2.20 2.10 2.00 1.90 2.51 2.33 2.14 Thực nghiệm, pgo=75bar Thực nghiệm, pgo=85bar Thực nghiệm, pgo=95bar Hình 12 Biểu đồ thể tích dầu thu trình phanh xe thu lượng với mức pgo khác 19 (J)lượng gNăn 100000 90000 80000 70000 60000 50000 40000 30000 20000 10000 Ev (J) Eamax (J) Eamax/Ev (%) Thực nghiệm, Thực nghiệm, Thực nghiệm, pgo=75bar 91,937 21,600 pgo=85bar 91,937 22,809 pgo=95bar 91,937 23,408 23.49 24.81 25.46 Hình 13 Biểu đồ tỉ lệ thu trình phanh xe thu lượng với mức pgo khác Khi xe phanh tốc độ ban đầu 30km/h, lượng động xe vận tốc ban đầu ∆Ev tính theo cơng thức tính (3.43) 91937(J), từ Hình 4.11, 4.12 4.13 rằng: Trường hợp 1: áp suất p go=75 bar, áp suất thu lớn 88(bar), thể tích dầu thủy lực thu 2,51(lít), lượng thu 21600(J) đạt tỉ lệ 23.49%; Trường hợp 2: áp suất pgo=85 bar, áp suất thu lớn 99.63(bar), thể tích dầu thủy lực thu 2,33(lít), lượng thu 22809(J) đạt tỉ lệ 24.81%; Trường hợp 3: áp suất pgo=95 bar, áp suất thu lớn 111.26(bar), thể tích dầu thủy lực thu 2,14(lít), lượng thu 23408(J) đạt tỉ lệ 25.46%; 2.5.2 Kết thực nghiệm 2: Thực nghiệm phanh thu lượng xe theo vận tốc ban đầu phanh khác theo tay số tương ứng 20 Áp suất bình áp (bar) 140 120 100 80 60 40 20 Test, No (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) Test, No (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) Test, No (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) Test, No (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Thời gian(s) Hình 14 Biểu đồ áp suất bình áp thủy khí trình phanh xe thu lượng theo tay số vận tốc vo khác Test, No (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) 60.0 Test, No (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) 50.0 Vận tốc(km/h) Test, No (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) 40.0 Test, No (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) 30.0 20.0 10.0 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 Thời gian(s) Hình 15 Biểu đồ vận tốc xe trình phanh thu lượng theo tay số vận tốc phanh ban đầu vo khác 21 6.00 5.17 5.00 4.00 3.00 2.33 2.00 1.00 - 0.83 0.23 Test, No (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) Test, No (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) Test, No (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) Test, No (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) Hình Biểu đồ thể tích dầu thủy lực thu bình tích áp thủy khí theo tay số vận tốc phanh ban đầu vo tương ứng 300000 250000 200000 N ă n g l ợ n g 150000 100000 50000 Test, No Test, No Test, No Test, No (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) 5746 1982 34.50 22984 7298 31.75 91937 22809 24.81 255380 62957 24.65 ( J ) Ev (J) Eamax (J) Eamax/Ev (%) Hình 17 Biểu đồ lượng thu Eamax tỉ lệ thu α (%) theo động Ev(J) vo ban đầu tương ứng Từ số kết tổng hợp thí nghiệm thể thơng qua biểu đồ Hình 4.15; 4.16; 4.17 4.18 khả thu hồi lượng mơ hình hệ thống phanh thu lượng động tay số theo tốc độ tương ứng: Trường hợp xe với tay số 1, vận tốc phanh ban đầu v o=7.5km/h, lượng động Ev=5746(J), thời gian phanh khoảng tph= 2(s), gia tốc phanh trung bình avtb=1.04(m/s2), dầu thủy lực thu được ∆ Vf=0.00023 m3(0,23 lit), áp suất tăng lên đến p g =86,3 (bar), lượng thu Eamax = 1982(J), đạt tỉ lệ thu α = 34.5%; 22 Trường hợp xe với tay số v o=15km/h, lượng động Ev=22984(J) thời gian phanh khoảng tph= 6(s), gia tốc phanh trung bình avtb=0.64(m/s2), dầu thủy lực tích ∆ Vf=0.00083 m3(0,83 lít), áp suất tăng lên đến pg =89.75 (bar), lượng thu E amax = 7298(J), đạt tỉ lệ thu α=31.75%; Trường hợp xe với tay số v o=30km/h, lượng động Ev=91937(J), thời gian phanh khoảng t ph= 15(s), gia tốc phanh trung bình avtb=0.56(m/s2), dầu thủy lực tích ∆ Vf=0.00233 m3(2,33 lít), áp suất tăng lên đến pg =99.63 (bar), lượng thu E amax = 22809(J), đạt tỉ lệ thu α = 24.81%; Trường hợp xe với tay số v o=50km/h, lượng động Ev=255380(J), thời gian phanh khoảng tph= 35(s), gia tốc phanh trung bình avtb=0.4(m/s2), dầu thủy lực tích ∆ Vf=0.00517 m3(5,17 lít), áp suất tăng lên đến pg =124,22 (bar), lượng thu E amax = 62957(J), đạt tỉ lệ thu α=24.65% 2.5.3 Kết thực nghiệm 3: Thực nghiệm thay đổi khối lượng xe Với vận tốc phanh ban đầu vo = 30km/h, xe tay số 3, thay đổi khối lượng xe trường hợp m =1800kg m=2400kg, kết thí nghiệm thể thơng qua biểu đồ Hình 4.18, 4.19, 4.20 4.21 35 Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg 30 Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 2400 kg Vận 25 tốc (km/h) 20 15 10 5 10 11 12 13 14 15 16 Thời gian (s) Hình 18 Biểu vận tốc xe trình phanh thu lượng trường hợp khối lượng khác 23 Áp suất (bar) 115 105 95 85 75 65 55 45 35 25 15 Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 2400 kg 10 11 12 13 14 15 16 Thời gian (s) Hình 19 Biểu đồ lượng thu Eamax tỉ lệ thu α (%) theo động Ev(J) vo ban đầu tương ứng 2.50 2.00 1.50 1.00 0.50 - (J) 100,000 lượng 70,000 Năng Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg km/h, m = 2400 kg Thể tích dầu thủy lực Vf (lit) Hình 20 Biểu đồ thể tích dầu thủy lực thu bình tích áp thủy khí theo trường hợp khối lượng xe thay đổi 50,000 30,000 90,000 80,000 40,000 60,000 - 20,000 10,000 Ev (J) Eamax (J) Eamax/Ev (%) Test, No 3, pgo=85bar, Vo Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg 71,103 19120 = 30 km/h, m = 2400 kg 91,937 22809 26.89 24.81 Hình 21Biểu đồ lượng thu Eamax tỉ lệ thu α (%) trường hợp thay đổi khối lượng xe Từ kết thí nghiệm thể biểu đồ Hình 4.18, 4.19, 4.20 4.21, nhận xét kết nhận sau: 24 Đối với khối lượng xe m = 1800 kg, thời gian phanh từ vận tốc vo=30km/h xe có lượng động 71103(J) đến xe dừng lại khoảng tph=13(s), gia tốc trung bình a vtb=0.64(m/s2), bình tích thu Vf = 2,0 lit; áp suất tăng từ 85bar lên đến 97.3bar, lượng thu 19120(J), đạt tỉ lệ α=26.89% Đối với khối lượng xe m = 2400 kg, thời gian phanh từ vận tốc vo=30km/h có lượng động 91937(J) đến xe dừng lại khoảng tph=15(s), gia tốc trung bình avtb=0.56(m/s2), bình tích thu V f = 2,33 lit; áp suất tăng từ 85bar lên đến 99.63bar, lượng thu 22809(J), đạt tỉ lệ α=24.81% 2.6 So sánh kết thử nghiệm kết tính tốn mơ Để kiểm chứng mơ hình nghiên cứu, luận án kiểm chứng sử dụng kết nghiên cứu từ mơ hình mơ chương tính tốn theo điều kiện thực nghiệm với kết từ nghiên cứu thực nghiệm, thông số so sánh tỉ lệ thu tay số 1, 2, Bảng 4 Bảng so sánh kết giá trị tỉ lệ thu mô với thực nghiệm Tỉ lệ thu α (%) (sai lệch Các trường hợp Mơ hình Thực nghiệm %) lý thuyết Tay số 1, pgo =85bar, 33 34.5 4.35 vo =7.5km/h 30 31.75 5.51 Tay số 2, pgo =85bar, vo =15km/h 27 24.81 8.11 Tay số 3, pgo =85bar, vo =30km/h 23 24.65 6.69 Tay số 4, pgo =85bar, vo =50km/h So sánh kết bảng 4.4 ta thấy giá trị sai lệch tỉ lệ thu mơ hình lý thuyết thực nghiệm có giá trị cao 8,11% Với giả thiết chấp nhận xây dựng mơ hình mơ sai lệch chấp nhận Kết so sánh giá trị sai lệch tỉ lệ thu mơ hình thực nghiệm có giá trị cao 8,11% Với giả thiết chấp nhận xây dựng mơ hình mơ sai lệch chấp nhận 25 2.7 Chu kỳ phanh dừng cho mơ hình thực nghiệm Mơ hình thực nghiệm thực xe chuyên dùng sẵn có, lắp đặt hệ thống thu thủy lực xe, khối lượng xe tăng thêm dẫn đến cần bổ sung thêm lượng q trình di chuyển Do để khai thác hiệu hệ thống phanh thu thủy lực ta cần phải khảo sát chu kỳ phanh dừng tối đa xe điều kiện đưa xe vào khai thác cung đường lựa chọn, chu kỳ phanh dừng khoảng dừng xe gần Chu kỳ phanh dừng xác định: (4.6) L ≤ α.Ε V −Pvan tph ph f.m ht g α - tỉ lệ thu [%]; Ev - lượng động xe vận tốc v [J]; Evan - lượng tiêu tốn hoạt động van điện từ Pvan - Công suất tiêu thu điện van (W); tph - thời gian hoạt động phanh thu lượng (s); f - hệ số cản lăn; g - gia tốc trọng trường [m/s2]; mht - khối lượng tăng lắp thêm hệ thống phanh xe[kg]; Để đánh giá hiệu khai thác cho mơ hình thực nghiệm ta sử dụng biểu thức (4.6) xét mơ hình thực nghiệm phanh thu tay số 4, vận tốc phanh ban đầu 50km/h, hiệu thu hồi lượng α =24.65%, mơ hình hoạt động đường bê tơng nhựa giả thiết có hệ số cản lăn 0,018, ta có giá trị: α=0.2465; Ev=255380(J); f =0.018; Pvan=29W; tph=34(s); mht= 80(kg); g=9.81(m/s2); Vào biểu thức (4.6) ta có: Lph ≤ 4386(m) ≈ 4,38(km) Như theo quan điểm quan hệ lượng thu lượng tiêu hao tăng khối lượng mơ hình xe thực nghiệm đưa vào vận hành đường bê tông nhựa, chạy tốc độ đến 50km/h chu kỳ phanh cần nhỏ 4,38 km 26 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Kết luận 1) Đề xuất cấu hình hệ thống phanh thu lượng động hệ thống truyền động thủy lực lắp đặt xe chuyên dùng thu gom chở rác loại 2,5 loại xe chun dùng có tính tương đương; 2) Luận án mơ hình mơ hệ thống phanh thu thủy lực trình phanh thu trình tái sử dụng hỗ trợ tăng tốc xe chuyên dùng lượng từ bình áp thủy lực; 3) Luận án thiết kế, chế tạo, lắp đặt thử nghiệm thành công hệ thống phanh thu lượng động hệ thống truyền động thủy lực lắp đặt đối tượng xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 tấn, kết thử nghiệm ra: - Tỉ lệ thu đạt cao tay số thấp giảm dần tay số cao; - Áp suất ban đầu bình áp thủy lực cao tỉ lệ thu đạt lớn; - Trong trường hợp phanh thu từ vận tốc phanh ban đầu 30km/h đến xe dừng, áp suất làm việc bình áp thủy lực ban đầu 100bar tỉ lệ thu đạt khoảng 25% 4) Có thể khai thác động hệ thống phanh thu thủy lực kết nối với hộp chia công suất dòng xe chuyên dùng thu gom rác loại 2,5 dòng xe chun dùng có tính tương đương Kiến nghị Từ kết nghiên cứu Luận án đưa số kiến nghị: 1) Do điều kiện hạn chế thời gian kinh phí nên đề tài chưa thực nghiệm trình tái sử dụng, đầu tư tiếp tục tiến hành nghiên cứu để hoàn thiện đánh giá khả tái sử dụng lượng thu được; 2) Nghiên cứu mở rộng khả ứng dụng hệ thống phanh thu thủy lực lắp xe chuyên dùng di chuyển địa hình đồi núi, ta kết hợp hệ thống phanh nguyên xe, hệ thống phanh thu phanh động để nâng cao hiệu phanh xe di chuyển vùng đồi núi 27 ... lệ thu lượng α Để đánh giá khả thu hệ thống phanh thu thủy lực, ta xác định tỉ lệ thu lượng phanh lần phanh, thông số tỉ lệ thu α thương số lượng thu vào bình tích áp với động giảm xe lần phanh. .. 2.1 Mơ hình hệ thống phanh thu thủy lực xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 2.1.1 Cấu hình hệ thống phanh thu thy lc Sơ đồ bàn đạp phan pacc V1 10 11 Phanh thu lợng Phanh thờng xe éT4 (chế độ off)... sát khả thu hệ thống phanh thu thủy lực chương Matlab - Simulink xe chuyên dùng 2,5 2.2.1 Kết trường hợp phanh khẩn cấp phanh hệ thống phanh thu thủy lực Hình Biểu đồ gia tốc xe trình phanh trường