Xây dựng mô hình xác định tải trọng động lên vỏ cầu chủ động xe tải

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - ĐOÀN THANH SƠN XÂY DỰNG MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG LÊN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG XE TẢI LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội - 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI - - ĐỒN THANH SƠN XÂY DỰNG MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG LÊN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG XE TẢI Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: TS TRỊNH MINH HOÀNG Hà Nội - 2017 CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập – Tự – Hạnh phúc BẢN XÁC NHẬN CHỈNH SỬA LUẬN VĂN THẠC SĨ Họ tên tác giả luận văn : Đoàn Thanh Sơn Đề tài luận văn: Xây dựng mơ hình xác định tải trọng động lên vỏ cầu chủ động xe tải Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực Mã số SV: CB150192 Tác giả, Người hướng dẫn khoa học Hội đồng chấm luận văn xác nhận tác giả sửa chữa, bổ sung luận văn theo biên họp Hội đồng ngày 21/10/2017 với nội dung sau: Không phải sửa chữa theo biên hội đồng Ngày 21 tháng 10 năm 2017 Giáo viên hướng dẫn Tác giả luận văn TS Trịnh Minh Hoàng Đoàn Thanh Sơn CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu tơi Những nội dung trình bày luận văn tơi thực với hướng dẫn khoa học thầy giáo TS Trịnh Minh Hoàng, thầy giáo Bộ mơn Ơ tơ Xe chun dụng Viện Cơ khí Động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Toàn nội dung luận văn hoàn toàn phù hợp với nội dung đăng ký phê duyệt Hiệu trưởng Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết luận văn trung thực Hà Nội, ngày 27 tháng 09 năm 2017 Tác giả Đoàn Thanh Sơn MỤC LỤC DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU i DANH MỤC CÁC BẢNG iv DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ v LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN 1.1 Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam phát triển lĩnh vực sản xuất ô tô tải 1.1.1 Thực trạng 1.1.2 Định hướng phát triển 1.1.3 Những tồn nhu cầu phải đầu tư nghiên cứu phát triển 1.1.4 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm sản xuất phận hệ thống truyền lực ô tô tải 1.2 Tổng quan vỏ cầu chủ động xe tải 1.2.1 Cấu tạo chung cầu chủ động 1.2.2 Chức nhiệm vụ cầu chủ động 1.2.3 Vật liệu công nghệ chế tạo 1.2.4 Điều kiện làm việc dạng tải trọng 1.3 Phương pháp đánh giá độ bền vỏ cầu chủ động xe tải 1.3.1 Phương pháp truyền thống: 1.3.2 Phương pháp phần tử hữu hạn 1.3.3 Phương pháp thực nghiệm 10 1.4 Các hướng nghiên cứu đánh giá độ bền vỏ cầu theo chế độ tải trọng 10 1.4.1 Đánh giá độ bền theo tải trọng cực đại 10 1.4.2 Đánh giá độ bền điều kiện tải trọng động 11 1.5 Các chế độ tải trọng tác động lên vỏ cầu chủ động 11 1.5.1 Chế độ tải trọng tĩnh 13 1.5.2 Chế độ tải trọng động 14 1.6 Đối tượng nghiên cứu 15 1.7 Nội dung Luận văn 15 1.7.1 Mục tiêu nghiên cứu 16 1.7.2 Phương pháp nghiên cứu 16 1.7.3 Phạm vi nghiên cứu 16 1.7.4 Nội dung nghiên cứu 16 1.8 Kết luận chương 17 CHƯƠNG 2: XÂY DỰNG MÔ HÌNH XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG LÊN VỎ CẦU 18 2.1 Đặt vấn đề 18 2.2 Phân tích cấu trúc ô tô giả thiết .18 2.3 Xây dựng hệ phương trình vi phân mô tả dao động xe tải 21 2.3.1 Khối lượng treo (thân xe) 22 2.3.2 Các khối lượng không treo (cầu xe) 23 2.3.3 Nội lực hệ thống treo 24 2.3.4 Xác định phản lực thẳng đứng từ đường tác động lên bánh xe 25 2.3.5 Hệ phương trình vi phân tổng quát 27 2.4 Mơ hàm kích động mặt đường 28 2.5 Kết luận chương 30 CHƯƠNG 3: SỬ DỤNG MATLAB SIMULINK MƠ PHỎNG GIẢI HỆ PHƯƠNG TRÌNH ĐỘNG LỰC HỌC XE TẢI 31 3.1 Khái quát chung Matlab Simulink 31 3.1.1 Matlab 31 3.1.2 Simulink 31 3.2 Mô động lực học xe tải 3.25 Matlab Simulink 36 3.2.1 Sơ đồ thuật tốn chương trình mơ Simulink 36 3.2.2 Sơ đồ tổng thể mơ hình động lực học ô tô tải 37 3.2.3 Sơ đồ khối chức mô động lực học dao động ô tô tải 39 3.3 Kết luận chương 44 CHƯƠNG KHẢO SÁT ẢNH HƯỞNG CỦA MỘT SỐ THÔNG SỐ ĐẾN TẢI TRỌNG ĐỘNG TÁC ĐỘNG LÊN VỎ CẦU CHỦ ĐỘNG XE TẢI 45 4.1 Chỉ tiêu đánh giá tải trọng động 45 4.2 Thông số kỹ thuật xe tham khảo CT3.25D2 3.25 46 4.3 Đánh giá tải trọng động tác động lên vỏ cầu xe tải 49 4.4 Khảo sát ảnh hưởng số thông số kết cấu đến tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu xe tải 56 4.4.1 Ảnh hưởng độ cứng treo sau C2 57 4.4.2 Ảnh hưởng hệ số cản K2 60 4.4.3 Ảnh hưởng độ cứng lốp sau CL2 64 4.5 Kết luận chương 67 KẾT LUẬN 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Ký hiệu Tên gọi Đơn vị g Gia tốc trọng trường f Hệ số cản lăn v Vận tốc chuyển động xe rt Bán kính tĩnh bánh xe C11, C12 Độ cứng hệ thống treo trước N/m C21, C22 Độ cứng hệ thống treo sau N/m K11, K12 Hệ số cản giảm chấn trước N.s/m K21, K22 Hệ số cản giảm chấn sau N.s/m CL11, CL12 Độ cứng hướng kính lốp trước N/m CL21, CL22 Độ cứng hướng kính lốp sau N/m mA1 Khối lượng không treo trước Kg mA2 Khối lượng không treo sau Kg M Khối lượng toàn xe đầy tải Kg Mc1 Khối lượng toàn phân cho cầu trước Kg Mc2 Khối lượng toàn phân cho cầu sau Kg LW Chiều dài toàn xe M BW Chiều rộng toàn xe M HW Chiều cao toàn xe M L Chiều dài sở M b1 Một nửa khoảng cách vết bánh xe trước M b2 Một nửa khoảng cách vết bánh xe sau M w1 Một nửa khoảng cách nhíp trước M m/s2 km/h M i w2 Một nửa khoảng cách nhíp sau M hg Chiều cao trọng tâm M r1 Bán kính động bánh xe trước M r2 Bán kính động bánh xe sau M Jx Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục dọc kg.m2 x Jy Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục kg.m2 ngang y Jz Mơ men qn tính khối lượng thân xe quanh trục kg.m2 thẳng đứng z JAx1 Mơ men qn tính khối lượng cầu trước quanh trục dọc x kg.m2 JAx2 Mơ men qn tính khối lượng cầu sau quanh trục dọc x kg.m2 JAy21, JAy22 Mô men quán tính khối lượng bánh xe sau quanh trục ngang y kg.m2 ϕx Hệ số bám dọc cực đại ϕxA1, ϕxA2 Góc lắc ngang cầu thứ 1, Rad ϕx Góc lắc ngang thân xe quanh trục x Rad ϕy Góc lắc dọc thân xe quanh trục y Rad z Chuyển vị theo phương thẳng đứng khối lượng treo M ξA1, ξA2 Chuyển vị khối lượng không treo cầu 1, M Fzij Lực tác dụng lên bánh xe thứ ij theo phương thẳng đứng N FGij, Fz,stij Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij N FCij Lực đàn hồi hệ thống treo gần bánh xe thứ ij N ii FKij Lực cản giảm chấn hệ thống treo gần bánh xe thứ ij N FCLij Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij N Gd Hàm mật độ phổ lượng chiều cao mấp mô - mặt đường Ω Tần số góc n Tần số khơng gian chu kỳ/m n0 Giá trị tham chiếu tần số không gian chu kỳ/m h Chiều cao mấp mô M t Thời gian S Fzd Tải trọng động thẳng đứng xác định bánh xe N kd Hệ số tải trọng động rad/m iii bình (C-D), hệ số tải trọng động cực tiểu 0.5 (ngưỡng cảnh báo), nên ô tô đảm bảo tiêu an toàn động lực học Với loại đường xấu (D-E), giá trị hệ số tải trọng động cực tiểu vượt ngưỡng cảnh báo (0.5) chưa vượt ngưỡng can thiệp Đối với loại đường xấu (E-F), giá trị hệ số tải trọng động cực tiểu (ngưỡng can thiệp), nghĩa trường hợp xuất trình tách bánh xe Như vậy, trường hợp này, xe hồn tồn khơng đạt tiêu an toàn động lực học, bắt buộc phải can thiệp vào kết cấu sửa chữa cầu đường B-C C-D D-E E-F k dmin21 0.8 0.6 0.4 0.2 30 40 50 60 v (km/h) Hình 4.11: Hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường cầu sau ô tô loại đường khác (4 loại đường, v = 30 - 60km/h) 4.4 Khảo sát ảnh hưởng số thông số kết cấu đến tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu xe tải Các thơng số kết cấu ảnh hưởng đến tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu xe tải là: - Độ cứng C - Hệ số cản K - Độ cứng hướng kính lốp CL 56 Dưới trình bày số khảo sát ảnh hưởng thông số đến tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu Để khảo sát, hàm kích động mấp mơ mặt đường theo tiêu chuẩn ISO Các thông số khảo sát môđun cho cầu sau 4.4.1 Ảnh hưởng độ cứng treo sau C2 Độ cứng treo sau C2 = C20 = C2i = 326 kN/m (2 phía 652 kN/m) Các thông số khác giữ nguyên: mA2 = 735 kg K2i = 7675 Ns/m CL2i = 652 kN/m Trong khảo sát này, xe chạy với vận tốc từ 30 - 60 km/h loại đường xấu (D-E) Cho C2 thay đổi dải [0,5 0,6 … … 1,4 1,5]*C20, chạy chương trình mơ phỏng, xác định giá trị để đánh giá bao gồm hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại (η2), hệ số tải trọng động cực đại (kd2j,max), hệ số tải trọng động cực tiểu (kd2j,min) Tổng cộng 44 lần chạy chương trình mơ để khảo sát 1.5 η2 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 0.5 100 200 300 400 500 C2 (kN/m) Hình 4.12: Hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động ô tô thay đổi độ cứng C2 hệ thống treo sau (đường D-E, v = 30 - 60km/h) 57 Hình 4.12 thể kết khảo sát ảnh hưởng độ cứng C2 hệ thống treo sau đến hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động xe ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 60 km/h Trên đồ thị, đường nét đứt màu đỏ ( ) thể ngưỡng đánh giá tải trọng động Trong luận văn, giá trị ngưỡng chọn 1,5, giá trị thường gặp toán kiểm bền Kết hình 4.12 cho thấy: Khi ô tô đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, giá trị hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động ngưỡng 1,5 Với giá trị vận tốc khảo sát, C2 tăng dần, hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động tăng dần Như vậy, tăng độ cứng hệ thống treo sau làm tăng giá trị tải trọng động tác động lên cầu xe, việc ảnh hưởng xấu đến độ bền vỏ cầu Chính thế, thiết kế để cải thiện độ bền vỏ cầu, nên giảm độ cứng C2 hệ thống treo sau Tuy nhiên, giảm độ cứng làm giảm độ bền hệ thống treo Vì vậy, cần phải kết hợp với nghiên cứu tổng thể dao động tơ để có phương án hợp lý v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h k dmax21 2.5 1.5 100 200 300 400 500 C2 (kN/m) Hình 4.13: Hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường cầu sau thay đổi độ cứng C2 hệ thống treo sau (đường D-E, v = 30 - 60km/h) 58 Hình 4.13 thể kết khảo sát ảnh hưởng độ cứng C2 hệ thống treo sau đến hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe sau ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, đường nét đứt màu đỏ ( ) thể ngưỡng đánh giá tải trọng động Trong luận văn, giá trị ngưỡng chọn 2,5 Kết hình 4.13 cho thấy: Khi tô đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, giá trị hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe ngưỡng 2,5 Với giá trị vận tốc khảo sát, C2 tăng dần, hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe tăng dần Như vậy, tăng độ cứng hệ thống treo sau làm tăng giá trị tải trọng động tác động đến xe đường, việc ảnh hưởng xấu đến độ bền chi tiết xe ảnh hưởng đến cầu đường Chính thế, thiết kế nên giảm độ cứng C2 hệ thống treo sau Dĩ nhiên, cần phải kết hợp với nghiên cứu tổng thể dao động ô tô để có phương án hợp lý 0.6 k dmin21 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 100 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 200 300 400 500 C2 (kN/m) Hình 4.14: Hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường cầu sau thay đổi độ cứng C2 hệ thống treo sau (đường D-E, v = 30 - 60km/h) 59 Hình 4.14 thể kết khảo sát ảnh hưởng độ cứng C2 hệ thống treo sau đến hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe sau ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị ngưỡng đánh giá: đường nét đứt màu đen ( ) tương ứng với giới hạn cảnh báo (kdmin = 0.5) đường nét đứt màu đỏ ( ) tương ứng với giới hạn can thiệp (kdmin = 0) Kết hình 4.14 cho thấy: Với loại đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, đại đa phần giá trị hệ số tải trọng động cực tiểu vượt ngưỡng cảnh báo (0.5) chưa vượt ngưỡng can thiệp (0), nghĩa trường hợp chưa xuất q trình tách bánh xe nên tơ đảm bảo tiêu an toàn động lực học Với giá trị vận tốc khảo sát, C2 tăng dần, hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe giảm dần Như vậy, tăng độ cứng hệ thống treo sau làm giảm độ bám đường, việc ảnh hưởng xấu đến an tồn động lực học xe Chính thế, thiết kế nên giảm độ cứng C2 hệ thống treo sau 4.4.2 Ảnh hưởng hệ số cản K2 Thông số khảo sát hệ số cản trung bình hệ thống treo sau K2 Hệ số cản treo sau K2 = K20 = K2i = 7675 Ns/m Các thông số khác giữ nguyên: mA2 = 735 kg C2i = 326 kN/m CL2i = 652 kN/m Trong khảo sát này, xe chạy với vận tốc từ 30 - 60 km/h loại đường xấu (D-E) Cho K2 thay đổi dải [0,5 0,6 … … 1,4 1,5]*K20, chạy chương trình mô phỏng, xác định giá trị để đánh giá bao gồm hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại (η2), hệ số tải trọng động cực đại (kd2j,max), hệ số tải trọng động cực tiểu (kd2j,min) Tổng cộng 44 lần chạy chương trình mơ để khảo sát 60 1.6 1.4 η2 1.2 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 0.8 2000 4000 8000 6000 10000 12000 K2 (Ns/m) Hình 4.15: Hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động thay đổi hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau (đường D-E, v = 30 - 60km/h) Hình 4.15 thể kết khảo sát ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau đến hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động xe ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, đường nét đứt màu đỏ ( ) thể ngưỡng đánh giá tải trọng động Trong luận văn, giá trị ngưỡng chọn 1,5, giá trị thường gặp tốn kiểm bền Kết hình 4.15 cho thấy: Khi ô tô đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, giá trị hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động ngưỡng 1,5 Với giá trị vận tốc khảo sát, K2 tăng dần, hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động giảm dần Như vậy, tăng độ cứng hệ thống treo sau làm giảm giá trị tải trọng động tác động lên cầu xe Chính thế, thiết kế để cải thiện độ bền vỏ cầu, nên tăng hệ số cản K2 hệ thống treo sau Dĩ nhiên, cần phải kết hợp với nghiên cứu tổng thể dao động ô tơ để có phương án hợp lý 61 2.6 k dmax21 2.4 2.2 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 1.8 1.6 2000 4000 6000 8000 10000 12000 K2 (Ns/m) Hình 4.16: Hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường thay đổi hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau (đường D-E, v = 30 - 60km/h) Hình 4.16 thể kết khảo sát ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau đến hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe sau ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, đường nét đứt màu đỏ ( ) thể ngưỡng đánh giá tải trọng động Trong luận văn, giá trị ngưỡng chọn 2,5 Kết hình 4.16 cho thấy: Khi ô tô đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, giá trị hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe ngưỡng 2,5 Với giá trị vận tốc khảo sát, K2 tăng dần, hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe giảm dần Như vậy, tăng hệ số cản giảm chấn hệ thống treo sau làm giảm giá trị tải trọng động tác động đến xe đường, việc làm giảm mức độ ảnh hưởng xấu đến độ bền chi tiết xe ảnh hưởng đến cầu đường Chính thế, thiết kế nên tăng hệ số cản K2 hệ thống treo sau Dĩ nhiên, cần phải kết hợp với nghiên cứu tổng thể dao động tơ để có phương án hợp lý 62 0.5 0.45 k dmin21 0.4 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 0.35 0.3 0.25 0.2 2000 4000 8000 6000 10000 12000 K2 (Ns/m) Hình 4.17: Hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường cầu sau thay đổi hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau (đường D-E, v = 30 - 60km/h) Hình 4.17 thể kết khảo sát ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau đến hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe sau ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị ngưỡng đánh giá: đường nét đứt màu đen ( ) tương ứng với giới hạn cảnh báo (kdmin = 0.5) đường nét đứt màu đỏ ( ) tương ứng với giới hạn can thiệp (kdmin = 0) Kết hình 4.17 cho thấy: Với loại đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, đại đa phần giá trị hệ số tải trọng động cực tiểu vượt ngưỡng cảnh báo (0.5) chưa vượt ngưỡng can thiệp (0), nghĩa trường hợp chưa xuất q trình tách bánh xe nên tơ đảm bảo tiêu an toàn động lực học Với giá trị vận tốc khảo sát, K2 tăng dần, hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe tăng dần Như vậy, tăng hệ số cản giảm chấn hệ thống treo sau làm tăng độ bám đường, nghĩa tăng an tồn động lực học xe Chính thế, thiết kế nên tăng giá trị hệ số cản giảm chấn K2 hệ thống treo sau 63 4.4.3 Ảnh hưởng độ cứng lốp sau CL2 Độ cứng lốp sau CL2 = CL20 = CL2i = 652 kN/m Các thông số khác giữ nguyên: mA2 = 735 kg C2i = 326 kN/m K2i = 7675 Ns/m Trong khảo sát này, xe chạy với vận tốc từ 30 - 60 km/h loại đường xấu (D-E) Cho CL2 thay đổi dải [0,5 0,6 … … 1,4 1,5]*CL20, chạy chương trình mơ phỏng, xác định giá trị để đánh giá bao gồm hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại (η2), hệ số tải trọng động cực đại (kd2j,max), hệ số tải trọng động cực tiểu (kd2j,min) Tổng cộng 44 lần chạy chương trình mơ để khảo sát η2 1.5 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 0.5 200 400 600 800 1000 CL2 (kN/m) Hình 4.18: Hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động ô tô thay đổi độ cứng lốp sau CL2 (đường D-E, v = 30 - 60km/h) Hình 4.18 thể kết khảo sát ảnh hưởng độ cứng CL2 lốp sau đến hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động xe ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, đường nét đứt màu đỏ ( ) thể ngưỡng đánh giá tải trọng động, giá trị ngưỡng chọn 1,5 Kết hình 4.18 cho thấy: Khi ô tô đường 64 xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, giá trị hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động ngưỡng 1,5 Với giá trị vận tốc khảo sát, CL2 tăng dần, hệ số tải trọng động thẳng đứng cực đại tác động lên cầu chủ động tăng dần Như vậy, tăng độ cứng lốp sau làm tăng giá trị tải trọng động tác động lên cầu xe, việc ảnh hưởng xấu đến độ bền vỏ cầu Chính thế, thiết kế để cải thiện độ bền vỏ cầu, nên giảm độ cứng CL2 lốp sau 2.8 2.6 k dmax21 2.4 2.2 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 1.8 1.6 1.4 200 400 600 800 1000 CL2 (kN/m) Hình 4.19: Hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường cầu sau thay đổi độ cứng lốp sau CL2 (đường D-E, v = 30 - 60km/h) Hình 4.19 thể kết khảo sát ảnh hưởng độ cứng CL2 lốp sau đến hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe sau ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, đường nét đứt màu đỏ ( ) thể ngưỡng đánh giá tải trọng động với giá trị ngưỡng chọn 2,5 Kết hình 4.19 cho thấy: Khi ô tô đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, giá trị hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe ngưỡng 2,5 Với giá trị vận tốc khảo sát, 65 CL2 tăng dần, hệ số tải trọng động cực đại phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe tăng dần Như vậy, tăng độ cứng lốp sau làm tăng giá trị tải trọng động tác động đến xe đường, việc ảnh hưởng xấu đến độ bền chi tiết xe ảnh hưởng đến cầu đường Chính thế, thiết kế nên giảm độ cứng CL2 lốp sau 0.7 0.6 k dmin21 0.5 0.4 0.3 0.2 0.1 200 v=30 km/h v=40 km/h v=50 km/h v=60 km/h 400 600 800 1000 CL2 (kN/m) Hình 4.20: Hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường cầu sau thay đổi độ cứng lốp sau CL2 (đường D-E, v = 30 - 60km/h) Hình 4.20 thể kết khảo sát ảnh hưởng độ cứng CL2 lốp sau đến hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe sau ô tô chuyển động loại đường xấu D-E dải vận tốc khảo sát từ 30 - 60 km/h Trên đồ thị, có đường thể giá trị ngưỡng đánh giá: đường nét đứt màu đen ( ) tương ứng với giới hạn cảnh báo (kdmin = 0.5) đường nét đứt màu đỏ ( ) tương ứng với giới hạn can thiệp (kdmin = 0) Kết hình 4.20 cho thấy: Với loại đường xấu (D-E) với giá trị vận tốc từ 30 - 60 km/h, đại đa phần giá trị hệ số tải trọng động cực tiểu vượt ngưỡng cảnh báo (0.5) chưa vượt ngưỡng can thiệp (0), nghĩa chưa xuất q trình tách bánh xe nên tơ đảm bảo tiêu an toàn động lực học Với giá trị vận tốc 66 khảo sát, CL2 tăng dần, hệ số tải trọng động cực tiểu phản lực thẳng đứng từ mặt đường tác động lên bánh xe giảm dần Như vậy, tăng độ cứng lốp sau làm giảm độ bám đường, việc ảnh hưởng xấu đến an toàn động lực học xe Chính thế, thiết kế nên giảm độ cứng CL2 lốp sau 4.5 Kết luận chương Nội dung chương khảo sát ảnh hưởng cúa số thông số kết cấu sử dụng đến tải trọng động tác động lên vỏ cầu xe tải Từ khảo sát trên, rút số kết luận sau đây: Chương trình mơ chạy ổn định, với trình vật lý khoảng thời gian xe hết đoạn đường theo tiêu chuẩn ISO 250m, bước tính 0,001s lần mơ Dạng đồ thị tương thích (hình dáng) với lý thuyết, cho phép kết luận tính hợp lý mơ hình Phần nghiên cứu khảo sát dao động cho thấy vấn đề sau: Sử dụng giới hạn can thiệp cảnh báo tải trọng động để đánh giá tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu xe tải mức an toàn động lực học xe Trong nghiên cứu khảo sát ảnh hưởng độ cứng hệ số cản giảm chấn hệ thống treo sau độ cứng lốp Kết theo tiêu an toàn động lực học cho thấy rằng, lốp hệ treo mềm với hệ số cản lớn có lợi 67 KẾT LUẬN Luận văn tổng hợp, phân tích dạng tải trọng đặc trưng đặt lên vỏ cầu chủ động tơ tải, từ xây dựng phương pháp xác định tải trọng động tác động lên vỏ cầu chủ động tơ tải dựa mơ hình động lực học ô tô sử dụng phần mềm mô Matlab Simulink để giải Để xác định tải trọng động lên vỏ cầu chủ động ô tơ, luận văn xây dựng mơ hình động lực học tổng qt tơ với kích động từ mấp mô mặt đường ngẫu nhiên xác định theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995 Các phương trình vi phân chuyển động ô tô giải công cụ Simulink phần mềm chuyên dụng MATLAB cho kết tải trọng động (hệ số tải trọng động) Ngồi số thơng số khác chuyển vị, vận tốc, gia tốc khối lượng thu q trình tính tốn Kết đánh giá khảo sát tải trọng động xác định điều kiện chuyển động loại đường ISO cho thấy đa phần hệ số tải trọng động chưa vượt ngưỡng tải trọng tĩnh mơ hình tính tốn truyền thống Tuy nhiên, kết tải trọng động có ý nghĩa làm thơng số đầu vào cho tốn khảo sát độ bền vỏ cầu chủ động sau Các kết khảo sát cho thấy phương án để cải thiện an toàn động lực học giảm tải trọng động lên vỏ cầu cách giảm độ cứng tăng hệ số cản Dĩ nhiên, cần phải kết hợp với nghiên cứu tổng thể dao động tơ để có phương án hợp lý Một số hạn chế luận án hướng nghiên cứu tiếp theo: Luận văn sử dụng biên dạng mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO 8608:1995, nên có thí nghiệm xác định mấp mơ đường thực tế Việt Nam nhằm có kết nghiên cứu sát thực Chưa phân tích dạng tải động số toán thực tế xe chạy đường tăng tốc, phanh hay quay vịng Cần có nghiên cứu hồn chỉnh để đánh giá tải trọng động trường hợp 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO I TÀI LIỆU TIẾNG VIỆT Văn 5253/BCT-CNNg (2015), Đề xuất chế, sách thực Chiến lược Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam, Bộ Công thương Đề tài NCKH cấp Nhà nước KC.05.22/06-10 (2010), Nghiên cứu, thiết kế chế tạo cụm cầu sau sử dụng cho loại ô tô tải nhỏ tải trọng đến tấn, Chương trình KHCN cấp Nhà nước KC.05/06-10, nghiệm thu 2010 Quyết định số 1168/QĐ-TTg (16/07/2014), Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035, Phê duyệt Thủ tướng Chính phủ Quyết định số 1211/QĐ-TTg (ngày 24/07/2014), Quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tơ Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030, Phê duyệt Thủ tướng Chính phủ Trần Phúc Hòa, Nguyễn Tiến Dũng, Dư Quốc Thịnh, Nguyễn Hữu Hường (2013), "Mơ hình động lực học xác định thơng số đầu vào cho tốn tính bền vỏ cầu", Tạp chí Khoa học cơng nghệ giao thơng vận tải, số 7&8,9/ 2013, trang 75 - 79 Trần Phúc Hịa, Trịnh Minh Hồng, Lê Hồng Qn (2016), "Xác định tải trọng động tác động lên vỏ cầu chủ động xe tải nhẹ sản xuất, lắp ráp Việt Nam", Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 07.2016, trang 29-41 Trần Phúc Hòa, Trần Thanh Tùng, Lê Hồng Quân (2016), "Đánh giá độ bền mỏi vỏ cầu sau xe tải với kích động mặt đường ngẫu nhiên tiêu chuẩn ISO 8608: 1995", Tạp chí Cơ khí Việt Nam, số 08 2016, trang 34-44 Võ Văn Hường (2005), Nghiên cứu hồn thiện mơ hình khảo sát dao động tô tải nhiều cầu, Luận án tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Bách khoa Hà Nội 69 II TÀI LIỆU TIẾNG NƯỚC NGOÀI Ammonn, D (1997), Modellbildung und Systementwicklung in der Fahrzeugtechink, BG Teubner 10 Bernd H./Metin E (2008), Fahrwerkhandbuch Vieweg Teubner 11 ISO 8608:1995 12 Ji-xin Wang, Guo-qiang Wang, Shi-kui Luo, Dec-heng Zhou (2004), "Static and Dynamic Strength Analysis on Rear Axle of Small Payload Off-highway Dump Trucks", College of Mechanical Science and Engineering, Jilin University 13 Meng Qinghua, Zheng Huifeng and Lv Fengjun (2011), "Fatigue failure fault prediction of truck rear axle housing excited by random road roughness", International Journal of the Physical Sciences, Vol 6(7) 70 ... 2: XÂY DỰNG MƠ HÌNH XÁC ĐỊNH TẢI TRỌNG ĐỘNG LÊN VỎ CẦU 2.1 Đặt vấn đề Mơ hình xác định tải trọng động tác dụng lên vỏ cầu trường hợp xe chuyển động đường xác định từ mơ hình động lực học xe tải. .. vỏ cầu chủ động xe tải 1.2.1 Cấu tạo chung cầu chủ động Cấu tạo chung cầu chủ động ô tô mô tả hình 1.1 Cầu chủ động bao gồm phận cuối đường truyền công suất từ động đến bánh xe chủ động Cầu chủ. .. tác động lên vỏ cầu Hình 1.2: Sơ đồ lực tác dụng lên cầu chủ động xe ô tô tải Sơ đồ lực mô men tác dụng lên cầu chủ động ô tô tải mô tả hình 1.2 [6] Vỏ cầu đặt bánh xe có bán kính r2 đỡ trọng lượng