Mô hình 1 2 ngang của xe tải để nghiên cứu áp lực đường và giới hạn lật của nó

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU HUYỀN Mơ hình ½ ngang xe tải để nghiên cứu áp lực đường giới hạn lật LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG Hà Nội, 2011 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THỊ THU HUYỀN Mơ hình ½ ngang xe tải để nghiên cứu áp lực đường giới hạn lật LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC KỸ THUẬT Ô TÔ VÀ XE CHUYÊN DỤNG NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: TS VÕ VĂN HƯỜNG Hà Nội, 2011 CHƯƠNG I: CÁC YẾU TỐ TÁC ĐỘNG GÂY DAO ĐỘNG Ô TÔ 1.1 Các yếu tố tác động gây dao động - Mấp mô mặt đường: Trong thực tế mấp mô mặt đường mang tính chất ngẫu nhiên, chúng thay đổi q trình xe chuyển động độ cao mấp mô, khoảng cách mấp mơ… - Gió, độ mạnh nhẹ, chiều hướng, tính chất ngẫu nhiên, thay đổi trình xe chuyển động tâm tác động gió khơng trùng với trọng tâm xe - Lực quán tính: + Lực quán tính phanh xe; + Lực quán tính tăng tốc; + Lực qn tính xe quay vịng Khi quay vịng xe ngồi gia tốc dọc cịn xuất gia tốc ngang ảnh hưởng tới dao động tơ Kích động động hoạt động, tác động động đến dao động tơ phụ thuộc vào tình trạng làm việc động cơ, tình trạng tải mang tính chất ngẫu nhiên 1.2 Đánh giá nguồn kích động gây dao động tơ Trong yếu tố gây dao động yếu tố mấp mô mặt đường coi nguồn chủ đạo gây dao động tơ Vì mơ tả xác quy luật kích động mấp mơ mặt đường tốn kém, phức tạp nên nghiên cứu dao động tơ tuỳ thuộc vào mục tiêu nghiên cứu mà ta mơ tả mấp mơ mặt đường theo dạng sau: + Dạng sin: h = h0 sin(2π f )t + Dạng bước nhảy hay dạng xung: Xe lên mấp mô h + Dạng ngẫu nhiên:= Trong đó: f (t ) ≈ (m f , R f (τ )) m f : giá trị trung bình R R R f : hàm tương quan R R τ : thời gian tương quan Khi nghiên cứu dao động ô tô việc xây dựng mơ hình mơ dao động xe việc kiểm tra mơ hình cách chọn kích động dạng xung đơn tuần hồn dễ ràng mà đảm bảo tính xác Khi tín hiệu đầu vào tường minh tín hiệu mơ hình đánh giá Khi nghiên cứu tơ kích động số loại đường cụ thể buộc ta phải làm thí nghiệm, đo đạc, nghiên cứu, khảo sát loại đường sử dụng hàm ngẫu nhiên để mơ tả Hiện có nhiều cơng trình tác giả nước nghiên cứu quy luật phân bố ngẫu nhiên đường mô tả chúng Trong giới hạn luận văn nghiên cứu dao động tơ kích động đường ta sử dụng kết cơng trình nghiên cứu có CHƯƠNG 2: ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG Ô TÔ VÀ CÁC CHỈ TIÊU T T ĐÁNH GIÁ 2.1 Ảnh hưởng dao động ô tô Đối với sức khoẻ người đặc biệt lái xe, dao động xe gây mệt mỏi, căng thẳng cho lái xe ảnh hưởng đến hoạt động lái xe đặc biệt phản xạ để xử lý tình Đối với hàng hố: dao động xe làm hư hỏng hàng hoá dập lát, gãy, vỡ thay đổi tính chất hàng hố… Đối với đường: xe chạy đường, dao động ô tô gây tải trọng động với tải trọng tĩnh xe làm hư hỏng đường cầu cống Đối với ô tô: + Tác động từ mặt đường lên xe gây dao động làm va đập, gây tải trọng thay đổi chi tiết ô tô ảnh hưởng đến độ bền lâu chi tiết (xuất dạng hỏng mỏi chi tiết) + Ảnh hưởng đến khả truyền lực tính điều khiển hướng chuyển động xe, ổn định chuyển động, lật xe…Thật vậy, dao động ô tô tạo lên tải trọng động bánh xe làm thay đổi độ bám đường bánh xe tạo gia tốc lắc làm ảnh hưởng đến chuyển động xe + Chuyển động tương đối thân xe cầu xe liên quan đến việc bố trí khơng gian cho hệ treo thiết kế tơ 2.2 Tiêu chí đánh giá dao động 2.2.1 Chỉ tiêu độ êm dịu - Đối với người: Người ta định nghĩa cường độ dao động KB hàm gia tốc bình phương trung bình, tần số dao động thời gian tác dụng tính tốn phụ thuộc vào phương tác dụng: KB = f (  z, f , t ) Theo tiêu chuẩn ISO 2631: KB = 20 – giới hạn êm dịu KB = 50 – giới hạn điều khiển tốt KB = 125 – giới hạn gây bệnh lý - Cường độ dao động theo phương thẳng đứng Kz xác đinh sau: K z =10 a z f K z = 20 a z Kz = 160a z f với ≤ f ≤ Hz (2.1) với ≤ f ≤ Hz (2.2) với ≤ f ≤ 80 Hz (2.3) - Tiêu chuẩn ISO- 2631 đưa ngưỡng Kz sau: Kz < 0,2 Không cảm nhận dao động 0,2 ≤ Kz ≤ 0,4 Có thể cảm nhận dao động 0,4 ≤ Kz ≤ 1,6 Cảm nhận tốt dao động 1,6 ≤ Kz ≤ 6,3 Giới hạn thoải mái với t < 24h 6,3 ≤ Kz ≤ 12,5 Cảm giác mạnh 12,5 ≤ Kz ≤ 100 Cảm giác mạnh Kz = 112 Cảm giác bị chấn động không chịu nhiều 1phút, gây ảnh hưởng sức khỏe ảnh hưởng xấu đến sức khoẻ t < 1phút Gia tốc bình phương trung bình theo phương z Cảm giác mạnh Cảm nhận mạnh Giới hạn thoải mái, t < phút Cảm nhận tốt Có thể cảm nhận Khơng cảm nhận Tần số kích động (Hz) Hình 2.1 Sự phụ thuộc gia tốc bình phương trung bình theo tần số Khi ý đến yếu tố thời gian tác động người ta đưa ba ngưỡng, phụ thuộc thười gian hình 2.2 K = 20 Giới hạn êm dịu K = 50 Giới hạn điều khiển K = 125 Giới hạn gây bệnh nghề nghiệp Khi thời gian kéo dài giới hạn giảm dần, xem hình 2.2 Hình 2.2 Quan hệ cường độ êm dịu với thời gian Để dễ dàng xem xét, người ta đưa quan hệ giới hạn gia tốc phụ thuộc tần số f tham số thời gian hình 2.2 - Đối với hàng hố: Theo Hiệp hội đóng gói Đức BFSV, ngưỡng an tồn cho hàng hố sau: a max = 0,3g – giới hạn cảnh báo R R a max = 0,5g – giới hạn can thiệp R R (g – gia tốc trọng trường) + Giới hạn cảnh báo: Hệ thống treo đường xá hỏng đến mức cần có kế hoạch sửa chữa + Giới hạn can thiệp: đường hỏng nặng, cần sửa chữa Hình 2.3.a Phân bố độ êm dịu loại xe Hình 2.3.b Phân bố độ êm dịu loại xe 2.2.2 Chỉ tiêu tải trọng động Khi xe chuyển động đường, dao động khối lượng ô tô tạo nên tải trọng động tác động lên đường phản lực từ đường tác dụng lên bánh xe Tải trọng động cực đại làm hư hỏng đường giảm tuổi thọ chi tiết Tải trọng động cịn ảnh hưởng đến an tồn động lực học xe a Chỉ tiêu mức độ thân thiện với đường Một số nghiên cứu Anh Mỹ đưa mức độ ảnh hưởng dao động ô tô đến cầu đường tỷ lệ với số mũ bậc áp lực bánh xe với đường Theo Mr Wilkinson đưa công thức xác định hệ số áp lực đường w sau: w= + 6η + 4η η= (2.4) max( Fz ,dyn ) (2.5) Fz , st i Xe có i bánh xe áp lực tồn xe là: W= ∑ w (i ) F (i ) z , st i ∑ F (i ) (2.6) z , st b Chỉ tiêu độ bền chi tiết max ( Fz ,dyn ) k = + ≤ 2,5 Hệ số tải trọng động cực đại: dyn ,max Fz , st Trong đó: (2.7) k dyn,max : Hệ số tải trọng động cực đại R R F z,dyn : Tải trọng động bánh xe R F z,st R R R : Tải trọng tĩnh bánh xe Kích động ngẫu nhiên max(F z,dyn ) xác định sau: R R T = Fz , RMS [ Fz (t ) − Fz , st ]2 dt ∫ T kdyn ,max = 1, 64 Fz , RMS Fz , st + (2.8) c Chỉ tiêu an toàn động lực học Tải trọng động ảnh hưởng đến mức độ bám đường bánh xe ảnh hưởng trực tiếp đến khả truyền lực dọc tăng tốc phanh, giữ ổn đinh quỹ đạo chuyển động Người ta định nghĩa hệ số tải trọng động cực tiểu k dyn,min R để giảm khả truyền lực bánh xe R kdyn ,min = + ( Fz ,dyn ) ≤ kdyn ,min ≤ Fz , st K dyn,min = 0,5 giới hạn cảnh báo K dyn,min = giới hạn can thiệp R R R R (2.9) 2.2.3 Chỉ tiêu khơng gian bố trí hệ treo Khả chọn độ võng động, độ võng tĩnh vị trí đặt ụ hạn chế hành trình hệ treo f dyn tr ≤ max(ξ − z ) ≤ f dyn n Trong đó: (ξ − z ) (2.10) - chuyển vị tương đối khối lượng treo khối lượng không treo f dyn tr - độ võng động hành trình trả hệ treo f dyn n - độ võng động hành trình nén hệ treo, vị trí đặt ụ hạn chế hành trình C = tg α : Độ cứng phận đàn hồi HT treo n : Hành trình nén f dyn t : Hành trình trả f dyn s : Khơng gian làm việc hệ thống treo Hình 2.4 Sơ đồ đặc tính đàn hồi Ck=16000; Kn=2300; Kt=10800; K12=(Kn+Kt)/2; K21=8000; K22=8000; CL11=1000000; CL12=1000000; CL21=2000000; CL22=2000000; %N/m a1=4.212; a2=2.603; b1=0.43;hs1=2.2756; b2=0.465; hs2=1.9355; h11=0.505; h12=0.595; h13=1.1; h21=0.6; h22=0.75; h23=1.2; %m g=-9.81; Cy11=500000; Cy22=1000000; Cy12=500000; Cy21=1000000; %N/m KL11=0; KL12=0; KL21=0; KL22=0; Ky11=8000; Ky12=8000; Ky21=16000; Ky22=16000; Ct=8000; r=1; q11=0; q12=0; q21=0; q22=0; %%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%%% h=[0.005 0.01 0.015]; fo=[0.5 1.5 2.5 3.5 4.5 5.5 6.5 7.5 8.2 8.5 9.5 10]; Fzdynbd=zeros(length(h),length(fo)); maxFzdyn=zeros(length(h),length(fo)); zeta=zeros(length(h),length(fo)); w=zeros(length(h),length(fo)); kdynmax=zeros(length(h),length(fo)); kdynmin=zeros(length(h),length(fo)); zdd1max=zeros(length(h),length(fo)); k=zeros(length(h),length(fo)); zdd2max=zeros(length(h),length(fo)); i=1; for h0=h j=1; for f=fo [t,x,y]=sim('tongthe_ks_kdynmax_kdynmin_W_Kz'); Fzdynbd(i,j)=sqrt(sum(model.Fz22.data.^2)/length(model.Fz22.data))/sqrt(2); maxFzdyn(i,j)=(Fzdynbd(i,j)+(sum(model.Fz22.data))/length(model.Fz22.data)); zeta(i,j)=maxFzdyn(i,j)/(m2+mA2)/9.81*2; w(i,j)=1+6*zeta(i,j)^2+4*zeta(i,j)^4; kdynmax(i,j)=1+zeta(i,j); kdynmin(i,j)=1+(min(model.Fz22.data(500:end))/(m2+mA2)/9.81*2); 77 zdd1max(i,j)=sqrt(sum(model.Z1dd.data.^2)/length(model.Z1dd.data)); zdd2max(i,j)=sqrt(sum(model.Z2dd.data.^2)/length(model.Z2dd.data)); if f