Khi phanh đột ngột đoàn xe sơmi-rơmoóc (ĐXSMRM) thường mất ổn định và gây tai nạn giao thông. Bài báo này trình bày kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của cường độ phanh đến hiệu quả phanh ĐXSMRM trên đường khô ở vận tốc 80 Km/h. Nhóm tác giả sử dụng phương pháp tách cấu trúc và phương trình Newton-Euler để thiết lập hệ phương trình động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu.
HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh đoàn xe sơmi-rơmc đường khơ vận tốc 80 km/h The impact of braking intensity onbraking efficiency of tractor semi-trailer on the dry roads at the speed of 80 km/h Nguyễn Thanh Tùng1,*, Võ Văn Hường2, Nguyễn Phú Hùng3 Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long Viện Cơ khí Động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Vụ Khoa học Công nghệ, Bộ Khoa học Công nghệ *Email: tungnt@vlute.edu.vn Tel:+8402703 824263; Mobile: 090 9898 768 Tóm tắt Từ khóa: Cường độ phanh; Đồn xe sơmi-rơmoóc; Hiệu phanh; Sơmirơmoóc; Xe đầu kéo Khi phanh đột ngột đồn xe sơmi-rơmc (ĐXSMRM) thường ổn định gây tai nạn giao thông Bài báo trình bày kết nghiên cứu ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường khô vận tốc 80 Km/h Nhóm tác giả sử dụng phương pháp tách cấu trúc phương trình Newton-Euler để thiết lập hệ phương trình động lực học phanh ĐXSMRM cầu Sử dụng phần mềm Matlab-Simulink để khảo sát phanh ĐXSMRM cầu đường khơ có hệ số bám xmax= 0,8 Kết khảo sát cho thấy, ĐXSMRM chạy đường khơ có hệ số bám xmax = 0,8 vận tốc V0 = 80km/h phanh với cường độ MB = 50%MBmax gia tốc phanh a1 = 4,0m/s2, quãng đường phanh S1 = 73,0m; phanh mức MB = 60%MBmax a2 = 4,8m/s2, S2 = 63,0m; phanh mức MB = 70%MBmax a3 = 5,6m/s2, S3 = 55,8m; phanh mức MB = 80%MBmax a4 = 6,2m/s2, S4 = 50,3m; phanh mức MB = 90%MBmax a5 = 6,3m/s2, S5 = 48,6m; phanh mức MB = 100%MBmax a6 = 6,4m/s2, S6 = 47,6m Abstract Keywords: Braking efficiency; Braking intensity; Semitrailer; Tractor; Tractor semi-trailer Ngày nhận bài: 11/7/2018 Ngày nhận sửa: 04/9/2018 Ngày chấp nhận đăng: 15/9/2018 The tractor semi-trailer is often unstable and causes traffic accidents at the moment of sudden braking This paper presents the study results of the impact of braking intensity on tractor semi-trailer’s braking efficiency on the dry roads at the speed of 80kph The methods of structural separationand Newton-Euler equations were used to establish the dynamic equations of a6x6tractorsemi-trailer’s braking The MatlabSimulink software was used to survey the brake of a 6x6 tractorsemi-traileron the dry roads with the grip coefficient xmax = 0.8 Results showed that when the tractorsemi-trailer runs on the dry roads with the grip coefficient xmax = 0.8 at V0 = 80kph then brakes with MB = 50%MBmax, the acceleration of brake will be a1 = 4.0m/s2, braking distance S1 = 73.0m; if MB = 60%MBmax, then acceleration of brake will be a2 = 4.8m/s2, braking distance S2 = 63.0m; if MB = 70%MBmax, acceleration of brake is a3 = 5.6m/s2, braking distance S3 = 55.8m; if MB = 80%MBmax, acceleration of brake is a4 = 6.2m/s2, braking distance S4 = 50.3m; if MB = 90%MBmax, acceleration of brake is a5 = 6.3m/s2, braking distance S5 = 48.6m; if MB = 100%MBmax, acceleration of brake is a6 = 6,4m/s2, braking distance S6 = 47.6m HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 GIỚI THIỆU Cường độ phanh có ảnh hưởng nhiều đến hiệu phanh, q trình điều khiển ĐXSMRM, tùy theo điều kiện đường mà lái xe phải lựa chọn cường độ phanh cho phù hợp để đảm bảo an toàn chuyển động tăng hiệu phanh Trong báo nhóm tác giả trình bày khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng khơ có hệ số bám xmax = 0,8 vận tốc V0 = 80 km/h CƠ SỞ LÝ THUYẾT/PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Sơ đồ lực mômen tác dụng lên xe đầu kéo sơmi-rơmc ĐXSMRM thể hình [2] zc1 Fwx1 Fkz1 Fkx1 FC1j xc1 F’X23j F’X1j FK1j M1j hc1 hk1 FC23j FK23j J yA33j M3j 3 j FC3j FK3j J yA11j 2j M1j FC2j FK2j 1 j m x A2 c1 mA3 xc1 FCL3j FKL3j J yA22j M2j F’X3j FG3j J 1j1 j FX3j FR3j ex3j 1j FC1j FK1j mA1xc1 F’X2j FCL2j FKL2j Aij ij zAi FG2j FR2j ex2j FX2j FZ2j FCL1j FKL1j F’X1j FG1j FR1j FX1j ex1j l2 FZ3j FZ1j lk1 l3 l1 Hình Sơ đồ động lực học xe đầu kéo mặt phẳng dọc [2] hw1 c1 C1 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 c 2 j 3 j J j2 j J j3 j J yA6j6j J yA4j4j J yA5j5j 6j 5j mA6j xc2 mA5j xc2 mA4j xc2 4j Aij ij zAi Hình Sơ đồ động lực học sơmi-rơmoóc phương thẳng đứng [2] Sử dụng phương pháp tách cấu trúc hệ phương trình Newton-Euler [1, 2, 3, 5, 6], tác giả thiết lập hệ phương trình động lực học phanh ĐXSMRM cầu sau: ( mc1 mAi )( xc1 c1 y c1 ) ( Fx11 FR11 )cos11 ( Fx12 FR12 )cos12 Fkx1 (1) Fy11 sin 11 Fy12 sin 12 ( FR21 FR22 FR31 FR32 ) ( Fx21 Fx22 Fx31 Fx32 ) ( m c1 m Ai )( y c1 c x c1 ) ( Fx11 FR 11 ) sin 11 ( Fx12 FR 12 ) sin 12 (2) Fy 11cos 11 Fy 12 cos 12 ( F y 21 F y 22 Fy 31 Fy 32 ) Fky J zc 1c1 [( Fx11 FR11 ) sin 11 ( Fx12 FR 12 ) sin 12 Fy11cos 11 Fy12 cos 12 ]l1 ( Fx12 cos 12 Fx11 cos 11 Fy11 sin 11 Fy 12 sin 12 FR11cos 11 FR 12 cos 12 )b1 Fky1l k (3) ( Fx 22 Fx 21 FR 21 FR 22 )b2 ( Fx 32 Fx 31 FR 31 FR )b3 ( Fy 21 Fy 22 )l2 ( Fy 31 Fy 32 )l3 ( mc m Ai )( xc c y c ) ( Fx 41 FR 41 ) ( Fx 42 FR 42 ) ( Fx 51 FR51 ) (4) ( Fx 52 FR52 ) ( Fx61 FR 61 ) ( Fx62 FR62 ) Fkx ( mc2 mAi )( yc2 c2 xc2 ) Fky Fy41 Fy42 Fy51 Fy52 Fy61 Fy62 (5) J zc 2c ( Fx 42 Fx 41 FR41 FR42 )b4 ( Fy 51 Fy52 )l5 ( Fx52 Fx 51 FR51 FR52 )b5 Fky lk ( Fy 61 Fy 62 )l6 ( Fx62 Fx61 FR61 FR62 )b6 ( Fy41 Fy 42 )l4 (6) HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN Nhóm tác giả sử dụng phần mềm Matlab-Simulink để khảo sát động lực học phanh ĐXSMRM cầu, điều kiện đoàn xe chạy ổn định đường thẳng khơ có hệ số bám xmax = 0,8 vận tốc ban đầu V0 = 80km/h, phanh với mức mô men phanh MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm (với MBđm = FGxmax rd ứng với xmax = 0,8) Đường liền đen (1) ứng với trường hợp MB = 50%MBđm; đường đứt đen (2) ứng với trường hợp MB = 60%MBđm; đường liền đỏ (3) ứng với trường hợp MB = 70%MBđm; đường đứt đỏ (4) ứng với trường hợp MB = 80%MBđm; đường liền xanh (5) ứng với trường hợp MB = 90%MBđm; đường đứt xanh (6) ứng với trường hợp MB = 100% MBđm (mô men phanh định mức M Bdm FG x max rd ) [4, 7] Thơng số mơ hình động lực học phanh ĐXSMRM cầu bảng Bảng Thông số ĐXSMRM Thông số Khoảng cách từ trọng tâm xe đầu kéo đến cầu Khoảng cách từ trọng tâm xe đầu kéo đến cầu Khoảng cách từ trọng tâm xe đầu kéo đến cầu Khoảng cách từ trọng tâm xe đầu kéo đến khớp yên ngựa Khoảng cách từ trọng tâm sơ mi rơ moóc đến cầu Khoảng cách từ trọng tâm sơ mi rơ moóc đến cầu Khoảng cách từ trọng tâm sơ mi rơ moóc đến cầu Khoảng cách từ trọng tâm sơ mi rơ moóc đến chốt kéo Vết bánh trước xe đầu kéo Vết bánh sau xe đầu kéo Vết bánh sau sơ mi rơ moóc Khoảng cách hai chốt nhíp trước xe đầu kéo Khoảng cách hai chốt nhíp sau xe đầu kéo Khoảng cách hai chốt nhíp sau sơ mi rơ mc Mơ men qn tính trục z XĐK Mơ men qn tính trục z sơ mi rơ moóc Ký hiệu l1=3,059m l2=0,391m l3=1,691m lk1=1,041m l4=1,9162m l5=3,2262m l6=4,5362m lk2=5,6838m 2b1=2,04m 2b2=2b3=2,17m 2b4=2b5=2b6=1,84m 2w1=1,02m 2w2=2w3=1,085m 2w4=2w5=2w6=0,92m Jzc1=42184kgm2 Jzc2=510560kgm2 Hình 3, 4, đồ thị mô men chủ động mô men phanh đầu vào mơ hình khảo sát ứng với trường hợp mô men phanh MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]% MBđm (với MBđm = FGxmaxrd ứng với xmax = 0,8) Hình Mơ men bánh xe cầu trước 11 Hình Mơ men bánh xe cầu 31 HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Hình Mô men bánh xe cầu sau 61 Một số kết khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng vận tốc 80 km/h sau: DO THI GIA TOC VA QUANG DUONG PHANH 75 70 65 60 55 50 45 s(m) 40 35 a(m/s2) 30 25 20 15 10 s_KS s_TC a_KS a_TC 50% MBđm 60% MBđm 70% MBđm 80% MBđm 90% MBđm 100% MBđm Cuong phanh Hình Đồ thị gia tốc quãng đường phanh ĐXSMRM với mức phanh 80km/h Hình đồ thị gia tốc phanh quãng đường phanh ĐXSMRM chạy vận tốc Vo = 80km/h đường có hệ số bám xmax = 0,8 phanh với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm; đường liền đỏ (s_KS) ứng với quãng đường phanh khảo sát; đường đứt đỏ (s_TC) ứng với quãng đường phanh qui định theo tiêu chuẩn ECE-R13 [8]; đường liền xanh (a_KS) ứng với gia tốc phanh khảo sát; đường đứt xanh (a_TC) ứng với gia tốc phanh qui định theo tiêu chuẩn ECE-R13 [8] Ta thấy phanh ĐXSMRM vận tốc Vo = 80 km/h đường xmax = 0,8 với mức phanh MB = [70; 80; 90; 100]%MBđm quãng đường phanh gia tốc phanh đạt yêu cầu tiêu chuẩn ECE-R13 [7]; mức phanh MB = [50; 60]%MBđm khơng đạt u cầu theo tiêu chuẩn ECE-R13 [8] HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 Bảng Bảng tổng hợp giá trị đánh giá hiệu phanh ĐXSMRM với mức phanh 80 km/h Hình (7) đồ thị hệ số tải trọng động ĐXSMRM chạy vận tốc Vo = 80 km/h đường xmax = 0,8 phanh với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm; đường màu đen ứng (kd1) với hệ số tải trọng động bánh xe cầu 1; đường màu đỏ (kd3) ứng với hệ số tải trọng động bánh xe cầu 3; đường màu xanh (kd6) ứng với hệ số tải trọng động bánh xe cầu ĐXSMRM chạy đường có hệ số bám xmax = 0,8 vận tốc Vo = 80 km/h phanh với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm hệ số tải trọng động bánh xe cầu có giá trị kd1 = [1,45 ÷ 1,84], nghĩa phanh phản lực thẳng đứng đường tác dụng lên bánh xe cầu trước tăng lên khoảng từ (1,45 ÷ 1,84) lần, tượng phân bố lại tải trọng phanh He so tai dong DO THI HE SO TAI TRONG DONG kd1 kd3 1,8 1,6 1,4 1,2 0,8 0,6 0,4 0,2 kd6 50% MBđm 60% MBđm 70% MBđm 80% MBđm 90% MBđm 100% MBđm Cuong phanh Hình Đồ thị tải động ĐXSMRM với mức phanh 80km/h Hình đồ thị hệ số tận dụng bám ĐXSMRM chạy vận tốc Vo = 80km/h đường có hệ số bám xmax = 0,8 phanh với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm; đường màu đen (e1) ứng với hệ số tận dụng bám bánh xe cầu 1; đường màu đỏ (e3) ứng với hệ số tận dụng bám bánh xe cầu 3; đường màu xanh (e6) ứng với hệ số tận dụng bám bánh xe cầu ĐXSMRM chạy Vo = 80km/h đường xmax = 0,8 phanh với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm hệ số tận dụng bám bánh xe cầu trước e1 = [0,38 ÷ 0,58], nghĩa bánh xe cầu chưa tận dụng hết lực phanh (cịn khoảng 42% ÷ 62%) để đạt hiệu HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 phanh cao Do đó, muốn nâng cao hiệu phanh trường hợp ta dùng điều hòa lực phanh phanh ABS để tăng lực phanh cho cầu trước Hệ số tận dụng bám cầu e3 = [0,5; 0,6; 0,7; 0,8; 0,9; 0,94] cầu e6 = [0,58; 0,7; 0,84; 0,98; 0,9; 0,9], cho thấy lực phanh cầu vượt khả bám mức MB = [90; 100]%MBđm nên bánh xe bị bó cứng trượt hồn tồn, gây tượng ổn định đoàn xe He so tan dung bam DO THI HE SO TAN DUNG BAM 1,2 1,1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 e1 e3 e6 50% MBđm 60% MBđm 70% MBđm 80% MBđm 90% MBđm 100% MBđm Cuong phanh Hình Đồ thị hệ số tận dụng bám ĐXSMRM với mức phanh 80km/h Hình đồ thị hệ số trượt ĐXSMRM ứng với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm; đường màu đen (s1) ứng với hệ số trượt bánh xe cầu 1; đường màu đỏ (s3) ứng với hệ số trượt bánh xe cầu 3; đường màu xanh (s6) ứng với hệ số trượt bánh xe cầu sau He so truot DO THI HE SO TRUOT 1,1 0,9 0,8 0,7 0,6 0,5 0,4 0,3 0,2 0,1 s1 s3 s6 50% MBđm 60% MBđm 70% MBđm 80% MBđm 90% MBđm 100% MBđm Cuong phanh Hình Đồ thị hệ số trượt ĐXSMRM với mức phanh 80km/h Hệ số trượt bánh xe cầu nhỏ 5% ĐXSMRM chạy Vo = 80km/h đường xmax = 0,8, phanh với mức MB = [50; 60; 70; 80; 90; 100]%MBđm nên bánh xe làm HỘI NGHỊ KHOA HỌC VÀ CƠNG NGHỆ TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ LẦN THỨ V - VCME 2018 việc ổn Đối với bánh xe cầu phanh với mức MB = 100%MBđm hệ số trượt đạt giá trị tối đa 100%; bánh xe cầu sau phanh mức MB = [90; 100]%MBđm hệ số trượt đạt 100%, bánh xe bị bó cứng trượt hồn tồn, đồn xe có dấu hiệu ổn định Bảng Bảng tổng hợp giá trị đánh giá ổn định phanh ĐXSMRM với mức phanh 80km/h KẾT LUẬN Khi ĐXSMRM chạy thẳng vận tốc Vo = 80km/h, đường có hệ số bám xmax = 0,8, phanh với cường độ MB = [70; 80]%MBđm ĐXSMRM chuyển động ổn định đạt hiệu phanh cao nhất; phanh mức MB = [50, 60]%MBđm bánh xe khơng bị trượt, đồn xe chuyển động ổn định gia tốc phanh quãng đường phanh không đạt yêu cầu theo tiêu chuẩn ECE-R13; phanh mức MB = [90, 100]%MBđm gia tốc phanh quãng đường phanh đạt yêu cầu, bánh xe cầu 3, bị bó cứng trượt hồn tồn, đồn xe có dấu hiệu ổn định LỜI CẢM ƠN Nhóm tác giả cảm ơn hỗ trợ Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội Ban tổ chức Hội nghị Khoa học Cơng nghệ tồn quốc khí lần thứ V nghiên cứu trình bày báo TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Võ Văn Hường tác giả, 2014 Động lực học ô tô NXB Giáo dục Việt Nam [2] Nguyễn Thanh Tùng, Võ Văn Hường, Nguyễn Phú Hùng, 2016 Nghiên cứu ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh đoàn xe sơmi-rơmc Kỷ yếu Hội nghị khoa học cơng nghệ tồn quốc Cơ khí - Động lực 2016, trang 14-18 [3] J.R Elli, 1970 A model of the semi-trailer vehicle including roll models Cranfield Intitute of Technology, Bedford, United Kingdon [4] International conference, 2008 International conference on heavy vehicles HV Paris 2008 [5] Reza N Jazar, 2005 Vehicle Dynamics Springer Newyork [6] Werner Schielen, 2007 Dynamical Analysis of Vehicle Systems CISM Courses and Lectures, vol 497, Springer Wien NewYork [7] Dieter Ammon, 1997 Modellbilung und Systementwicklung in der Fahrzeug-dynamik B.G Teubner Stuttgart [8] Vehicle Regulations, 2004 The international Braking Regulation of the UNOEconomic Commission for Europe Geneva - ECE-Regulation No 13, ECE-R13 ... chuyển động tăng hiệu phanh Trong báo nhóm tác giả trình bày khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng khơ có hệ số bám xmax = 0,8 vận tốc V0 = 80 km/h CƠ SỞ LÝ THUYẾT/PHƯƠNG... Cuong phanh Hình Đồ thị gia tốc quãng đường phanh ĐXSMRM với mức phanh 8 0km/h Hình đồ thị gia tốc phanh quãng đường phanh ĐXSMRM chạy vận tốc Vo = 8 0km/h đường có hệ số bám xmax = 0,8 phanh. .. GIỚI THIỆU Cường độ phanh có ảnh hưởng nhiều đến hiệu phanh, q trình điều khiển ĐXSMRM, tùy theo điều kiện đường mà lái xe phải lựa chọn cường độ phanh cho phù hợp để đảm bảo an toàn chuyển động