luận văn
BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI ---------- ---------- PHẠM THANH SƠN KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN TÍNH ÊM DỊU CỦA XE HYUNDAI 1,25 TẤN KHI VẬN CHUYỂN TRÊN ðƯỜNG NÔNG THÔN LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá nông, lâm nghiệp Mã số : 60.52.14 Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NÔNG VĂN VÌN HÀ NỘI - 2010 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . i LỜI CAM ðOAN Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và hoàn toàn chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào. Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc. Tác giả luận văn Phạm Thanh Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . ii LỜI CẢM ƠN ðể hoàn thành luận văn này tôi ñã nhận ñược sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS. Nông Văn Vìn cùng với những ý kiến ñóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn ðộng lực cũng như các thầy giáo, cô giáo Khoa cơ ñiện, Viện ðào tạo Sau ñại học của Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội. Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những sự giúp ñỡ quý báu ñó. Tôi xin chân thành cảm ơn học viện Kỹ Thuật Quân Sự, xưởng thực hành bộ môn ñộng lực trường ðại Học Nông Nghiệp Hà Nội, trường trung cấp nghề Cơ ðiện & CBTP, ñã tạo ñiều kiện cho tôi trong việc thu thập số liệu và những thông tin cần thiết cho việc nghiên cứu luận văn. Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới gia ñình, ñồng nghiệp và bạn bè những người ñã luôn bên tôi giúp ñỡ về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn. Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2010 TÁC GIẢ Phạm Thanh Sơn Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . iii MỤC LỤC Lời cam ñoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Danh mục bảng iv Danh mục hình v 1. MỞ ðẦU 1 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài 1 1.2 Mục tiêu nghiên cứu 3 1.3 Phạm vi nghiên cứu 3 1.4 Nội dung nghiên cứu 3 1.5 ðối tượng và ñịa ñiểm nghiên cứu 4 2. TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI NGHIÊN CỨU 5 2.1 Sự phát triển của ngành vận tải ô tô 5 2.2 Tính năng kỹ thuật xe Hyundai 1,25 tấn 7 2.3 Kết cấu mặt ñường giao thông nông thôn (GTNT). 10 2.4 Nghiên cứu dao ñộng ô tô 11 2.5 Các chỉ tiêu ñánh giá ñộ dao ñộng 18 2.6 Hàm kích ñộng [6, tr. 19-26] 25 3. XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ðỘNG CỦA XE HYUNDAI 1,25 TẤN 32 3.1 Sơ ñồ dao ñộng tương ñương của ô tô 32 3.2 Thiết lập phương trình vi phân dao ñộng 35 3.3 Xác ñịnh các tham số của mô hình lý thuyết 42 3.2.1 Tính tọa ñộ trọng tâm và mô men quán tính của khối hàng hóa 42 3.2.2 Xác ñịnh trọng lượng và tọa ñộ trọng tâm của xe khi chở hàng 43 3.2.3 Tính mô men quán tính của xe quanh trục y khi chở tải 46 3.3 Xây dựng thuật giải và chương trình khảo sát một số yếu tố ảnh Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . iv hưởng ñến ñộ êm dịu của ô tô 46 3.3.1 Lựa chọn các phương án khảo sát 46 3.3.2 Xây dựng thuật giải và chương trình tính toán 47 3.4 Một số kết quả khảo sát 48 3.4.1 Ảnh hưởng của biên dạng mặt ñường 48 3.4.2 Ảnh hưởng của tải trọng chuyên chở 51 3.4.3 Ảnh hưởng của vận tốc 53 3.4.4 Ảnh hưởng ñộ cứng của lốp 55 3.4.5 Ảnh hưởng tần số kích thích ñến biên ñộ dao ñộng 57 3.4.6 Ảnh hưởng vận tốc ñến biên ñộ dao ñộng 58 3.5 Kết luận phần 3 60 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 61 4.1 Mục ñích và ñối tượng nghiên cứu thực nghiệm 61 4.2 Các thông số cần ño 61 4.3 Thiết bị và sơ ñồ ño 61 4.4 Thí nghiệm xác ñịnh các thông số 63 4.4.1 Xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm xe 63 4.4.2 Xác ñịnh mô men quán tính quanh trục y của xe 64 4.4.3 Xác ñịnh trọng lượng các cầu 67 4.4.4 Xác ñịnh ñộ cứng của lò xo và nhíp 68 4.4.5 Xác ñịnh ñộ cứng của lốp 70 4.5 Kết luận 72 5. KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 73 5.1 Kết luận 73 5.2 Kiến nghị 74 TÀI LIỆU THAM KHẢO 75 PHỤ LỤC 77 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . v DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 2.1 Xe tải Hundai 1,25 tấn 8 2.2 Sơ ñồ hệ thống “ðường-Xe-Người” 19 2.3 Mấp mô dạng bậc 27 2.4 Mấp mô dạng hình thang 28 2.5 Mấp mô dạng tam giác 28 2.6 Mấp mô dạng chữ nhật 29 2.7 Mấp mô dạng tam giác cân 29 2.8 Mấp mô dạng xung ñơn vị 29 2.9 Mấp mô dạng hình sin 30 2.10 Mấp mô dạng hình sin ñơn vị 31 3.1 Mô hình 1/4 32 3.2 Mô hình 1/2 33 3.3 Mô hình không gian 34 3.4 Mô hình phẳng dao ñộng ô tô 2 cầu 36 3.5 Sơ ñồ xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm và mô men quán tính của khối hàng 43 3.6 Sơ ñồ xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm xe khi chở tải 44 3.7 Trắc diện biên ñộ mặt ñường 48 3.8 Ảnh hưởng của bước sóng mặt ñường 49 3.9 Ảnh hưởng của biên ñộ mấp mô mặt ñường 50 3.10 Dao ñộng thẳng ñứng của xe ứng với cầu trước, sau 51 3.11 Dao ñộng thẳng ñứng của trọng tâm xe 52 3.12 Dao ñộng thẳng ñứng khi thay ñổi tải trọng xe 52 3.13 Dao ñộng thẳng ñứng khi thay ñổi vận tốc 54 3.14 Biến dạng của lốp trước và lốp sau 55 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . vi 3.15 Dao ñộng thân xe khi thay ñổi ñộ cứng của lốp 56 3.20 ðặc tính biên ñộ chuyển vị theo tần số 57 3.21 ðặc tính biên ñộ gia tốc theo tần số 58 3.22 ðặc tính biên ñộ chuyển vị theo vận tốc 59 3.23 ðặc tính biên ñộ gia tốc theo vận tốc 60 4.1 Cảm biến chuyển vị H7 62 4.2 Trạm cân ñiện tử 62 4.3 Sơ ñồ ghép nối thiết bị ño 62 4.4 Sơ ñồ thí nghiệm xác ñịnh trọng tâm xe 63 4.5 Sơ ñồ thí nghiệm xác ñịnh mô men quán tính quanh trục y 64 4.6 Kết quả thực nghiệm xác ñịnh mô men quán tính theo trục y 66 4.7 Sơ ñồ xác ñịnh khối lượng cầu sau 67 4.8 Sơ ñồ xác ñịnh ñộ cứng nhíp sau 68 4.9 Sơ ñồ xác ñịnh ñộ cứng lò xo trước 70 4.10 Sơ ñồ xác ñịnh ñộ cứng của lốp 71 Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . 1 1. MỞ ðẦU 1.1 Tính cấp thiết của ñề tài Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, vì nó có những ưu ñiểm ñặc biệt hơn hẳn các loại phương tiện vận tải khác: thông dụng, ñơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ ñộng cao . ñược ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng như quốc phòng. Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô tô trên thế giới phát triển ngày càng cao, ñã cho ra ñời nhiều loại xe ô tô hiện ñại phục vụ cho nhu cầu và mục ñích sử dụng của con người. Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi tiết trên ô tô, cũng như ñánh giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng ñược quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng của ô tô. Với ñiều kiện khí hậu và thổ nhưỡng thuận lợi, 70% dân số làm nghề nông Việt Nam có tiềm năng phát triển và ổn ñịnh lâu dài trong sản xuất các sản phẩm lương thực, thực phẩm. Hệ thống phân phối tuy cơ bản ñáp ứng ñược yêu cầu tiêu dùng và xuất khẩu nhưng cũng còn nhiều bất cập, ñó là tình trạng nhỏ lẻ và lạc hậu. Việc ñưa các sản phẩm từ người trồng trọt ñến tay người tiêu dùng là cả một quá trình nhiều công ñoạn khác nhau trong ñó khâu vận chuyển là một khâu rất quan trọng. Lựa chọn phương tiện vận chuyển ñáp ứng ñược yêu cầu là vấn ñề cần thiết, nhằm giảm tổn thất và nâng cao chất lượng sản phẩm tới tay người tiêu dùng. Phương tiện vận chuyển phù hợp cũng là một vấn ñề quan trọng, cần ñược giải quyết trong bài toán phân phối hàng hóa ở nông thôn. Ở nông thôn, theo thống kê thì ô tô vẫn là phương tiện vận chuyển chính (vận chuyển trên 90% hàng hóa). Với bán kính giao hàng trên 10 km, người ta sẽ nghĩ ñến việc dùng xe ô tô tải. Những phương tiện vận chuyển nhỏ hơn như xe máy, xe ba Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . 2 gác, xe xích lô là chọn lựa dành cho phạm vi 10 km. Tại những khu vực trung tâm (thị trấn, thị xã) xe thường ñược sử dụng là xe tải nhỏ (dưới 1.5 tấn) – ñây là loại xe có khả năng ñi giao hàng ở các ñường nhỏ, ñông người. Các loại ñường vận chuyển ở nông thôn thường có chất lượng thấp ñường hẹp khi chạy trên những ñoạn ñường này ñộ êm dịu của xe sẽ không cao ảnh hưởng tới hàng hóa và con người. Việc sử dụng các xe tải nhỏ ñể vận chuyển ở nông thôn còn do nhu cầu vận chuyển rất nhỏ lẻ, các ñiểm giao nhận hàng rải rác ở nhiều nơi. Mặt khác, hàng năm có hàng nghìn xe hết niên hạn sử dụng theo nghị ñịnh 23/2004/Qð-TTg của Thủ tướng chính phủ và lộ trình xe quá ñát. ðặc biệt là chủ trương loại bỏ hoàn toàn xe công nông, bông sen trên toàn quốc của Chính phủ ñòi hỏi một lượng không nhỏ xe tải nhỏ ñể thay thế. Xe ô tô Hyundai 1,25 tấn do Hàn Quốc sản xuất ñã ñược nhập khẩu vào Việt Nam với số lượng lớn, loại xe này thường ñược sử dụng ñể vận chuyển trên các loại ñường nhỏ, cung ñường vận chuyển tương ñối ngắn. Trong ñó, một số lượng lớn ñược sử dụng ñể vận chuyển hàng hoá cho vùng nông thôn. Về mặt kỹ thuật và trình ñộ chế tạo, hãng xe Hyundai ñã có uy tín cao trên phạm vi quốc tế. Tuy nhiên, ñể khai thác có hiệu quả một số loại xe cụ thể trong những ñiều kiện sử dụng nhất ñịnh thì ñòi hỏi người sử dụng (người lái xe) phải có kinh nghiệm. Hệ thống treo trên ô tô có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần nâng cao ñộ êm dịu và an toàn chuyển ñộng của ô tô. Có rất nhiều hệ thống treo với cấu tạo, chức năng và công dụng khác nhau, mỗi loại lại có các ưu, nhược ñiểm riêng. Vì vậy việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kết cấu của xe sẽ nâng cao tính tiện nghi và ñộ êm dịu cho xe. Bên cạnh quá trình thiết kế, ñể ñánh giá hệ thống treo thì việc ñánh giá chất lượng dao ñộng của hệ thống treo cũng góp phần không nhỏ trong quá trình kiểm ñịnh thiết kế Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật . . 3 cũng như ñánh giá sự phù hợp giữa thông số cơ bản, thông số kết cấu và ñiều kiện chuyển ñộng thực tế của ô tô trên ñường. Với những lý do trên, tôi lựa chọn ñề tài luận văn Thạc sỹ: “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng ñến tính êm dịu của xe Hyundai 1,25 tấn khi vận chuyển trên ñường nông thôn ” Luận văn ñược thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS. TS Nông Văn Vìn, bên cạnh ñó tôi còn nhận ñược sự giúp ñỡ nhiệt tình của các thầy trong Bộ môn ñộng lực trường ðại học nông nghiệp Hà Nội, của bạn bè ñồng nghiệp. Tôi xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn. Xin cảm ơn sự giúp ñỡ của các thầy trong bộ môn và bạn bè ñồng nghiệp. Mặc dù ñã nỗ lực, nhưng do thời gian có hạn nên các vấn ñề nêu ra trong luận văn không tránh khỏi thiếu xót, tôi mong nhận ñược ý kiến ñóng góp quý báu của các thầy, các ñộc giả quan tâm ñể luận văn ñược hoàn chỉnh hơn. 1.2 Mục tiêu nghiên cứu Bằng lý thuyết và thực nghiệm xác ñịnh các quy luật ảnh hưởng của một số yếu tố kết cấu và sử dụng ñến ñộ êm dịu của xe tải Hyundai 1,25 tấn, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại xe này phù hợp với ñường ở nông thôn Việt Nam. 1.3 Phạm vi nghiên cứu Trong khuôn khổ của luận văn cao học và thời gian có hạn ñề tài chỉ ñề cập ñến dao ñộng của xe mà chủ yếu là gia tốc theo phương thẳng ñứng của xe tải Hyundai 1,25 tấn. 1.4 Nội dung nghiên cứu a) Nghiên cứu tổng quan - Tìm hiểu về tình hình sử dụng các loại xe tải ñể vận chuyển hàng hoá ở nông thôn Việt Nam hiện nay. - Sự phát triển của ngành vận tải ô tô