Nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số kết cấu ô tô và điều kiện đường đến quá trình phanh

TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ NGHIÊN CỨU ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC THÔNG SỐ KẾT CẤU Ô TÔ VÀ ĐIỀU KIỆN ĐƢỜNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHANH TRẦN HỮU THẮNG KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC GIẢNG VIÊN HƢỚNG DẪN HD1: PGS TS LƢU VĂN TUẤN HD2: VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC HÀ NỘI - 05/2020 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đề tài nghiên cứu riêng dƣới hƣớng dẫn PGS TS LƢU VĂN TUẤN Đề tài đƣợc thực mơn Ơ tơ xe chuyên dụng – Viện Cơ khì Động lực – Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Các số liệu, kết trính bày luận văn hồn tồn trung thực chƣa đƣợc công bố cơng trính Hà Nội, ngày tháng năm 20 Tác giả Trần Hữu Thắng LỜI CẢM ƠN Trong suốt hai năm học tập Khoa Sau đại học – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, học viên cao học nhận hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy cô giáo cán Khoa Chúng học tập tiếp thu kiến thức, phương pháp nghiên cứu khoa học vô quý báu mà thầy cô dày công nghiên cứu, truyền đạt lại cho buổi học Tôi xin gửi lời cảm ơn chân thành lòng biết ơn sâu sắc tới PGS TS Lưu Văn Tuấn– thầy tận tình bảo, hướng dẫn cung cấp nhiều tài liệu khoa học có giá trị suốt q trình tơi thực Luận văn Tơi xin bày tỏ lòng biết ơn tới thầy cô giáo, cán nhân viên trường Đại học Bách Khoa Hà Nội bảo giúp đỡ Trong suốt trình thực luận văn, thân không ngừng cố gắng học hỏi, với kinh nghiệm vốn hiểu biết hạn chế nên Luận văn khó tránh khỏi tồn tại, thiếu sót Tơi mong nhận bảo ý kiến đóng góp thầy bạn bè, đồng nghiệp Tôi xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày tháng năm 20 Tác giả Trần Hữu Thắng LỜI CAM ĐOAN LỜI CẢM ƠN DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾTTẮT LỜI NÓI ĐẦU 10 CHƢƠNG TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 12 1.1 Tổng quan giao thông đƣờng Việt Nam 12 1.1.1 Hệ thống giao thông đƣờng Việt Nam 12 1.1.2 Phƣơng tiện giao thông đƣờng 14 1.1.3 Thực trạng giao thông đƣờng Việt Nam 16 1.2 An tồn giao thơng tai nạn giao thông 17 1.2.1 An toàn chuyển động 17 1.2.2 Tai nạn giao thông 18 1.3 Nâng cao hiệu hoạt động hệ thống phanh - Một số biện pháp nâng cao độ an toàn chuyển động giảm thiểu tai nạn giao thông 21 1.4 Cơ sở khoa học thực tiễn đề tài: 24 1.5 Mục tiêu nghiên cứu 24 1.6 Đối tƣợng nghiên cứu: 24 1.7 Phƣơng pháp nghiên cứu: 24 1.8 Nội dung đề tài, vấn đề cần giải quyết: 24 CHƢƠNG ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ 25 2.1 ĐỘNG LỰC HỌC THEO PHƢƠNG DỌC 25 2.1.1 Phƣơng trính động lực học theo phƣơng dọc 25 2.1.2 Các thành phần lực tác dụng 28 2.1.3 Điều kiện bám 33 2.2 ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH 40 2.2.1 Động lực học bánh xe chịu mômen phanh 40 2.2.2 Sự trƣợt bánh xe phanh 42 2.2.3 Khả bám bánh xe hệ số bám phanh 44 CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG S KẾT CẤU Ô TÔ V ĐIỀU KIỆN ĐƢỜNG ĐẾN QU TR NH PHANH 51 3.1 ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG S KẾT CẤU ĐẾN CHẤT LƢỢNG PHANH 51 3.1.1 Thông số kỹ thuật xe 51 3.1.2 Thông số kết cấu bánh xe 54 3.1.3 Các cầu xe 54 3.1.4 Phân bố tải trọng xe 55 3.1.5 Kết luận chọn phân bố tải trọng 57 3.1.6 Sự thay đổi trọng tâm thay đổi chế độ tải trọng 58 3.1.7 Hệ số phân bố tải trọng lên cầu thay đổi chế độ tải trọng 59 3.1.8 Ảnh hƣởng phân bố tải trọng cƣờng độ phanh đến chất lƣợng phanh 64 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN ĐƢỜNG X ĐẾN CHẤT LƢỢNG PHANH 72 3.2.1 Điều kiện địa hính 72 3.2.2 Lực phanh cực đại phụ thuộc hệ số bám 72 3.2.3 Ảnh hƣởng hệ số bám đến gia tốc chậm dần 74 3.2.4 Ảnh hƣởng hệ số bám đến thời gian phanh 75 3.2.5 Ảnh hƣởng hệ số bám đến quãng đƣờng phanh 76 3.2.6 ABS hệ thống giúp tăng cƣờng hiệu phanh 78 KẾT LUẬN 80 T I LIỆU THAM KHẢO………………………………………………….………81 DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ, BẢNG BIỂU Hình 1.1 Tình hình tai nạn giao thơng Việt Nam Trang 19 Hình 1.2 Mối quan hệ Ngƣời lái - Đƣờng- Xe Trang 20 Hình 1.3 Bánh xe chịu lực phanh Trang 22 Hính 2.1 Mơ hính tơ theo phƣơng dọc Trang 24 Hình 2.2 Mơ hình tơ tách bánh xe khỏi thân xe Trang 26 Hình 2.3 Sơ đồ xe tăng tốc đƣờng Trang 35 Hính 2.4 Đồ thị biểu diễn giá trị gia tốc cực đại xe Trang 37 Hính 2.5 Đồ thị biểu diễn giá trị gia tốc cực tiểu xe Trang 39 Hình 2.6 Các lực tác dụng lên bánh xe phanh Trang 40 Hình 2.7 Quan hệ độ trƣợt hệ số lực phanh Trang 44 Hình 2.8 Hình vẽ minh họa lực bám Trang 45 Hình 2.9 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ số bám: tải trọng,vận tốc xe trạng thái mặt đƣờng Trang 47 Hình 2.10 Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ số bám: áp suất lốp, độ trƣợt Trang 47 Hình 2.11 Sơ đồ lực tác dụng lên xe chuyển động đƣờng Trang 49 Hình 2.12 Phân bố tối ƣu lực kéo lực phanh: Xe có thông số: a = b = 1,25 m h = 0,6m Trang 51 Hình 2.13 Phân bố tối ƣu lực kéo lực phanh: Xe có thơng số: a = 1,2 m ; b = 1,185 m h = 0,7m Trang 51 Hình 2.14 Phân bố tối ƣu lực kéo lực phanh: Xe thông số: a = 1,41m ; b = 1,35 m h = 0,75m Trang 52 Hình 2.15 Phân bố tối ƣu lực kéo lực phanh: Xe có thông số: a = 1,31 m ; b = 1,24 m h = 0,65 m Trang 52 Hình 3.1 Quy định chiều dài tồn xe tơ Trang 53 Hình 3.2 Chiều cao lớn cho phép xe có khối lƣợng tồn khơng lớn 5,0 Trang 55 Hình 3.3 Hình minh họa cách xác định chiều dài sở tính tốn (Lcs) chiềudài xe (ROH) Trang 55 Hính 3.4 Phân bố tải trọng xe Trang 59 Hình 3.5 Phân bố tải trọng lên xe Trang 60 Hình 3.6 Quan hệ chế độ tải trọng phân bố tải trọng Trang 61 Hình 3.8 Quan hệ chế độ tải trọng phân bố tải trọng lên cầu trƣớc Trang 62 Hình 3.9 Quan hệ chế độ tải trọng phân bố tải trọng lên cầu sau Trang 62 Hình 3.12 Đồ thị tổng hợp quan hệ chế độ tải trọng phân bố tải trọng Trang 65 Hình 3.13 Đồ thị xác định chế độ tải trọng phân bố tải trọng Trang 66 Hình 3.14 Đồ thị phân bố lực phanh tối ƣu Trang 69 Hình 3.15 Đồ thị quan hệ phân bố tải trọng hệ số bám tối ƣu Trang 70 Hình 3.16 Ảnh hƣởng hệ số phân bố tải trọng lên cầu trƣớc đến thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc xe THACO Trang 71 Hình 3.17 Ảnh hƣởng hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau đến thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc xe THACO Trang 72 Hình 3.18 Ảnh hƣởng hệ số tải trọng đến thay đổi hệ số phân bố tải trọng lên cầu trƣớc xe THACO Trang72 Hình 3.19 Ảnh hƣởng hệ số tải trọng đến thay đổi hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau xe THACO Trang 73 Hình 3.20 Hình vẽ minh họa lực phanh Trang 75 Hình 3.21 Các lực tác dụng lên xe phanh Trang 77 Hình 3.22 Ảnh hƣởng hệ số bám đến quãng đƣờng phanh Trang 80 DANH MỤC C C KÝ HIỆU V CHỮ VIẾTTẮT Ký hiệu Ý nghĩa (Tên gọi) Đơn vị a Khoảng cách từ tâm cầu trƣớc đến trọng tâm xe m b Khoảng cách từ tâm cầu sau đến trọng tâm xe m B Chiều rộng sở xe m L Chiều dài sở xes m M Khối lƣợng xe đầy tải kg m Khối lƣợng phần đƣợc treo kg h Chiều cao trọng tâm xe m G Trọng lƣợng xe N g Gia tốc trọng trƣờng m/s2 Fz Phản lực từ mặt đƣờng tác dụng lên bánh xe Mk Mô men kéo N.m Mp Mô men phanh N.m Fp1 Lực phanh cầu trƣớc N Fp2 Áp suất phanh cầu sau N Fx1 Lực dọc bánh xe trƣớc N pp Lực phanh riêng pp1 Lực phanh riêng cầu trƣớc pp2 Lực phanh riêng cầu sau Fx Lực dọc tác dụng lên bánh xe φ Hệ số bám K Hệ số tải trọng Fk Lực kéo N Fw Lực cản khơng khí N m1 Hệ số phân bố tải lên cầu trƣớc m2 jp Hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau Gia tốc phanh N N m/s2 Thời gian phanh s sp Quãng đƣờng phanh m λ Hệ số trƣợt phanh β Hệ số phân bố lực phanh LỜI NĨI ĐẦU Ngày tơ trở thành phƣơng tiện vận chuyển chủ yếu ngƣời Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, năm gần công nghiệp ô tô có phát triển mạnh mẽ Đặc biệt nhà sản xuất ô tô quan tâm đến tình động lực học tơ, khả an tồn chuyển động, tính ổn định ô tô phanh Khi ngƣời lái tác dụng lên bàn đạp phanh cấu phanh phát sinh môment phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại, làm cho vận tốc xe giảm xuống Khi bánh xe xuất lực tiếp tuyến Fp gọi lực phanh Lực phanh ngƣợc chiều chuyển động bị giới hạn giới hạn bám Lực phanh từ cấu phanh đƣợc truyền tới tất bánh xe Khi phanh với cƣờng độ cực đại tất bánh xe phải đồng thời đƣợc hãm cứng xe trƣợt lết đƣờng, hai cầu đạt giới hạn bám, trọng lƣợng xe phân bố không đồng đều, lực phanh phụ thuộc vào giới hạn bám nên lực phanh cầu khơng mà có tỉ lệ với nhau, tỉ lệ thay đổi q trình phanh phanh có biến dạng hệ thống treo, đồng thời ảnh hƣởng tình trạng mặt đƣờng Một yêu cầu hệ thống phanh phanh hiệu phanh lớn nhất, tức phải có quãng đƣờng phanh ngắn nhất, thời gian phanh ngắn gia tốc phanh lớn Tuy nhiên xuất trƣợt làm tăng nhanh độ mòn lốp, làm hiệu phanh bị giảm Khi có trƣợt xe khơng thể có lực phanh tối đa đƣợc phần lực phanh từ cấu phanh truyền xuống bánh xe bị tiêu hao trƣợt, phần lại dùng để sinh lực hãm lại chuyển động xe, đồng thời xuất trƣợt nên làm tình ổn định phanh Tính ổn định phanh ô tô đƣợc hiểu phanh ô tô không bị trƣợt ngang, trƣợt lết bị lật, đảm bảo tình điều khiển lái chuyển động an tồn tơ Điều đặc biệt quan trọng ô tô chạy đƣờng trơn với tốc độ cao Ơ tơ tính ổn định phanh nguy hiểm khơng kiểm sốt đƣợc hƣớng chuyển động tơ Tính ổn định tơ phanh đƣợc phân tích hai trƣờng hợp: Tính ổn định hƣớng tính ổn định quay vịng tơ phanh Tính ổn định hƣớng tính ổn định quay vịng tơ phanh khả ô tô giữ đƣợc quỹ đạo chuyển động nhƣ ý muốn ban đầu ngƣời lái trình phanh, hai yếu tố lại chịu ảnh hƣởng lớn trƣợt Trong trình vận hành hệ thống phanh có nhiều yếu tố ảnh hƣởng đến hiệu phanh có yếu tố hệ số bám bánh xe mặt đƣờng yếu tố cƣờng độ phanh Hệ số bám ảnh hƣởng mạnh mẽ đến chi tiêu đánh giá hiệu phanh nhƣ lực phanh riêng, gia tốc chậm dần, thời gian phanh quãng đƣờng phanh Cƣờng độ phanh phụ thuộc tình đƣờng, nhiên cƣờng độ phanh thay đổi làm thay đổi phân bố trọng lƣợng phân bố lực phanh riêng cầu làm ảnh hƣởng đến tính ổn định chuyển động phanh Việc nghiên cứu ảnh hƣởng hệ số bám cƣờng độ phanh đến q trình phanh góp phần làm sáng tỏ thêm số vấn đề động lực học trình phanh, 10 cƣờng độ phanh định loại đƣờng có hệ số bám φ0 định, với chế độ tải trọng phân bố tải trọng lên cầu định Hình 3.13 pp1 pp2 Phân bố lực phanh tối ƣu Chế độ tải trọng thay đổi làm thay đổi hiệu phanh, đồng thời tính chất ổn định, dẫn hƣớng chúng thay đổi, Khi tăng chế độ tải trọng rõ ràng để đảm bảo hiệu phanh nhƣ cũ thí cần tăng cƣờng độ phanh (lực phanh thực tế ngƣời lái hệ thống phanh xe đảm nhiệm ) ổn định dẫn hƣớng phanh thay đổi chế độ tải trọng thơng qua việc khảo sát φ0và ppt* Ở tải trọng thứ k, phƣơng trính 3.29, 3.30 thành : Và: Fz1  G bk  p pk h  (3.35) L Fz  G  ak  p pk h  (3.36) L 0 k  p pk *  t L  bk h Trong theo phân bố tải trọng (trình bày mục phân bố tải trọng thay đổi chế độ tải trọng) thì: bk  b  x  b  x *  kGo  G  kGo Tƣơng tự lý luận số phần phân tìch, ta vẽ đồ thị biểu diễn mối quan hệ x = f(k) φ0k = g(x), hệ trục toạ độ nhƣ hính 3.14 rõ ràng ta xác 67 định đƣợc giá trị φ0k* ứng với k* tải trọng có ích ( t h e o chiều mũi tên hính 3.14) Xác định đƣợc φ0k* ta so sánh đánh giá Giá trị φ0 = pp* không nên lớn hay nhỏ q Thƣờng lấy 0,4 ÷ 0,6 vì: + Nếu lớn hiệu phanh lớn (do Fpmax, jmax lớn ) nhƣng đạt hiệu sử dụng với cƣờng độ phanh cao Mặt khác đạt đƣợc chế độ phanh tối ƣu đƣờng tốt (có φ lớn) khơng phổ biến Hình 3.14 + Nếu nhỏ có ƣu điểm cần sử dụng cƣờng độ phanh nhỏ đạt hiệu nhƣng lại tồn số nhƣợc điểm sau : - Hiệu phanh ( Fpmax, jmax nhỏ) - Chỉ đạt đƣợc tối ƣu đƣờng có có φ nhỏ khơng phổ biến - Có khả khơng tải (hoặc tải ) φ0 âm Hơn thực tế lúc phanh đƣờng có hệ số bám φ nhƣ thiết kế Vì φ0 nên nằm phạm vi trung bình giúp cho việc điều chỉnh cƣờng độ phanh lái xe thực đƣợc dễ dàng + Biết giá trị φ0 =pp* tức biết đƣợc với cƣờng độ phanh khác pp*, đƣờng có hệ số bám φ khác φ0 trình phanh cầu xảy nhƣ Ta thấy rằng: Khi cƣờng độ phanh pp< pp* đƣờng có φ < φ0 Thì pp1> pp> pp2 nghĩa lực phanh cầu trƣớc lớn dễ bị hãm cứng làm tính dẫn hƣớng 68 Khi cƣờng độ phanh pp> pp* đƣờng có φ > φ0 Thì pp1< pp< pp2 nghĩa lực phanh cầu sau lớn dễ bị hãm cứng làm xe tính ổn định chuyển động 3.1.8.2 Khảo sát xe tải THACO FLD345 Các thông số kỹ thuật xe: Kìch thƣớc xe: 5685X2170X2580 (mm) Chiều dài sở: 3180 mm Phân bố không tải: a = 1780 mm; b = 1400 mm Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm xe đến trọng tâm tải trọng (hàng hóa): 1500 mm Trọng lƣợng thân: 50700 N; Tải trọng: 34500 N Kết khảo sát: - Ảnh hƣởng hệ số phân bố tải trọng đến thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc đƣợc thể hình 3.16 3.17 Hình 3.16 Ảnh hưởng hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước 69 đến thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc Hình 3.17 Ảnh hưởng hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau đến thay đổi tọa độ trọng tâm xe theo chiều dọc Ảnh hƣởng hệ số tải trọng đến thay đổi hệ số phân bố tải trọng lên cầu trƣớc cầu sau đƣợc thể hình 3.17 3.18 Hình 3.18 Ảnh hưởng hệ số tải trọng đến thay đổi hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước 70 Hình 3.19 Ảnh hưởng hệ số tải trọng đến thay đổi hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau 71 3.2 ẢNH HƢỞNG CỦA ĐIỀU KIỆN ĐƢỜNG XÁ ĐẾN CHẤT LƢỢNG PHANH 3.2.1 Điều kiện địa hình Trong q trính khai thác sử dụng, có nhiều nguồn kìch thìch gây dao động tơ, nguồn kích thích từ mặt đƣờng không phẳng nguyên nhân chủ yếu, có ảnh hƣởng đến nhiều tình khai thác, đặc biệt ảnh hƣởng đến tính êm dịu an tồn chuyển động tơ phanh Mặt đƣờng dù đƣợc thi công phƣơng pháp đại đến phẳng tuyệt đối Khi bánh ô tô lăn qua mấp mô mặt đƣờng gây dao động cho ô tô Để nghiên cứu dao động nhƣ an toàn chuyển động, phanh ô tô ta phải mô tả đƣợc biên dạng đƣờng dƣới dạng mặt hàng đó, dụ nhƣ biểu thức tốn học Việc khơng dễ dàng mơ khơng theo quy luật Tuy nhiên, dựa vào hính dạng, kìch thƣớc hính học đặc tình thay đổi mấp mơ mặt đƣờng để chia biên dạng thành nhóm khác Nhóm 1: Các mấp mơ có dạng ngắn ( viên gạch, bậc đƣờng làm nhô cao đƣờng cũ ) tác dụng lên bánh xe có tình chất va đập Nhóm 2: Các mấp mơ có dạng điều hịa hính sin Nhóm 3: Các mấp mơ thay đổi liên tục với hính dạng bất kí Cả nhóm nhóm có cơng thức để xác định biên độ mấp mơ thời điểm bất kí, cịn nhóm để xác định quy luật ta bắt buộc phải làm nghiệm nhiều lần, lấy số liệu Địa hính mấp mơ, gấy nhiều bất lợi cho xe di chuyển, làm thay đổi vị trì tải trọng động Nếu đƣờng có mấp mơ thuộc nhóm ta kiểm sốt theo công thức, phàn mê Tuy nhiên mấp mô đƣờng thuộc nhóm thí khó kiểm sốt vị trì trọng tâm xe Điều kiện đƣờng xá phụ thuộc vào nhiều yếu tố Trong khuôn khổ luận án em chọn thông số đặc trƣng hệ số bám, phân tìch nhận xét tiêu đánh giá phanh phụ thuộc vào hệ số bám 3.2.2 Lực phanh cực đ i phụ thuộc hệ số bám Trong phần “Động lực học bánh xe chịu momen phanh” (mục 2.2.1 chƣơng 2) khảo sát thành phần lực tác dụng lên bánh xe phanh 72 Hình 3.20 Khi phanh lực phanh Fp lớn nên ta bỏ qua lực cản lăn, lực cản khơng khí tác dụng vào bánh xe, lực mơ men qn tính thân bánh xe đƣợc gộp vào lực quán tính chung xe Nhƣ lực tác dụng lên bánh xe phanh đƣợc thể hình 3.1 Mơ men cản lại quay bánh xe tức mô men phanh, ngƣợc chiều với chiều quay bánh xe (Mp hình 4.4), Trọng lƣợng xe phân bố lên bánh xe (bao gồm trọng lƣợng bánh xe) Gb, Phản lực pháp tuyến từ mặt đƣờng Fz, Phản lực tiếp tuyến từ mặt đƣờng Fp lực phanh Từ mục 2.2.1 chƣơng ta có: Fp  Mp (3.1) rb Nhìn vào biểu thức 3.1 ta thấy Mp tăng lên thí Fp tăng lên tƣơng ứng Tuy nhiên thực tế, Fp không tăng lên vô hạn Đến giá trị Fp xảy tƣợng Mp tăng nhƣng Fp không tăng, Mp tiếp tục tăng lên, bánh xe bị trƣợt Giá trị lực phanh lúc nhƣ trính bày chƣơng đạt cực đại lực bám Fpma x = Fφ = Fzφ(3.2) Và nhƣ mô men phanh cực đại cần sinh cấu phanh (đặt bánh xe) cần mô men bám: Mpma x = Mφ = Fzφrb(3.3) Chú ý mô men phanh bánh xe vƣợt giá trị đƣợc tính biểu thức 3.3 thí vơ ìch thơi, chƣa kể cịn làm cho bánh xe bị trƣợt hệ số bám giảm 73 3.2.3 Ảnh hƣởng hệ số bám đến gia tốc chậm dần Gia tốc chậm dần jp tiêu quan trọng đánh giá hiệu phanh Về học gia tốc jp có quan hệ mật thiết với lực phanh Fp, ta tình gia tốc phanh từ lực phanh Đối với tô: Fp gây gia tốc tịnh tiến jp cho xe (với khối lƣợng m) gây gia tốc góc cho bánh xe chi tiết liên quan Bánh xe khối lƣợng quay liên quan khác đƣợc kể đến qua hệ số δ (tham khảo mục 2.1.2.2 chƣơng 2) Xét trƣờng hợp phanh xe đƣờng khơng kéo mooc (hính 3.2), bỏ qua Ff, Fw ta có: Fp  Fp1  Fp  Fq  mj p Trong đó: δ nhƣ nói hệ số kể đến ảnh hƣởng khối lƣợng quay ô tô phanh, m khối lƣợng ô tô Nhƣ vậy: F j p  p (3.4) m Khi phanh với lực phanh cực đại, gia tốc đạt cực đại: j p max  Fp max m Mà lực phanh lớn đƣợc xác định theo điều kiện bám bánh xe bị phanh hoàn toàn đồng thời theo biểu thức Fpmax = Fφ = Gφ Do ta đƣợc phƣơng trính xác định gia tốc chậm dần cực đại phanh: 𝑗 (3.5) Để tăng gia tốc chậm dần phanh cần phải giảm hệ số δ Ví phanh đột ngột ngƣời lái cần cắt li hợp để tách động khỏi hệ thống truyền lực , lúc δ giảm jpmax tăng Gia tốc chậm dần cực đại phụ thuộc hệ số bám φ lốp mặt đƣờng mà giá trị hệ số bám lớn φmax=0.75-0.8 đƣờng nhựa tốt Nếu coi δ ≈ gia tốc trọng trƣờng g ≈ 10 m/s2 thí gia tốc chậm dần cực đại ô tô phanh ngặt đƣờng nhựa tốt, khơ, nằm ngang đạt tới trị số jpmax đến 0.75-0.8 m/s2 74 Hình 3.21 Nhƣ ta thấy gia tốc chậm dần cực đại ô tô phanh phụ thuộc chủ yếu vào hệ số bám bánh xe mặt đƣờng Mặt đƣờng có hệ số bám cao thí gia tốc chậm dần phanh lớn 3.2.4 Ảnh hƣởng hệ số bám đến thời gian phanh Thời gian phanh tiêu đánh giá chất lƣợng phanh Thời gian phanh nhỏ thí chất lƣợng phanh tốt Thời gian phanh có quan hệ với gia tốc chậm dần có quan hệ với lực phanh Khi phanh gia tốc ô tô gia tốc chậm dần, véc tơ gia tốc ngƣợc chiều với chiều chuyển động xe Ta có: jp   dv dt p (3.6) Thay 3.6 vào 3.4: jp  Fp m  dv m  dt p   dv dt p Fp Thời gian phanh từ xe có vận tốc v1 đến xe có vận tốc v2 là: m m    dv   dv (3.7) F F p p v1 v2 v2 v Nếu Fp = const thì: 75 m m dv   v1  v2  (3.8) Fp Fp v2 v1   Khi phanh với lực phanh cực đại ta có ta có thời gian phanh cực tiểu tpmin: t p  m m G    v1  v2     v1  v2    v1  v2  (3.9) Fp max F g G g Nếu phanh đến xe dừng lại thời gian phanh nhỏ là: t p   v (3.10) g Trong đó: v vận tốc xe lúc bắt đầu phanh Từ biểu thức 3.10 ta có nhận xét: thời gian phanh nhỏ phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh ô tô, phụ thuộc vào hệ số δ hệ số bám φ bánh xe với mặt đƣờng Để cho thời gian phanh nhỏ cần phải giảm δ , ngƣời lái nên cắt li hợp phanh Bên cạnh hệ số bám cao (đã giải thích 3.1.2), thời gian phanh nhỏ Ngoài ra, ta thấy thời gian phanh phụ thuộc vào vận tốc xe (lúc bắt đầu phanh lúc kết thúc phanh) 3.2.5 Ảnh hƣởng hệ số bám đến quãng đƣờng phanh Trong tiêu đánh giá chất lƣợng phanh thí quãng đƣờng phanh s tiêu quan trọng Ví mà tình kĩ thuật tơ, nhà máy chế tạo thƣờng cho biết quãng đƣờng phanh ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh định So với chi tiêu khác thí quãng đƣờng phanh tiêu mà ngƣời lái nhận biết đƣợc quãng đƣờng phanh cách trực tiếp (bằng trực giác), dễ dàng tạo điều kiện cho ngƣời lái xe xử trì điều khiển xe Vì dụ ngƣời lái ƣớc lƣợng khoảng cách để định lúc cần phanh để xe dừng chỗ mong muốn Trong trƣờng hợp có chƣớng ngại vật thí tai nạn không xảy quãng đƣờng phanh nhỏ khoảng cách từ xe đến chƣớng ngại vật Cũng nhƣ thời gian phanh, quãng đƣờng phanh có quan hệ với gia tốc chậm dần có quan hệ với lực phanh Ta có: j p  Fp m  dv dt p Nhân vế biểu thức với ds ta có: Fp m ds p   ds p dt p dv  vdv  ds p   76 m vdv Fp Quãng đƣờng phanh từ xe có vận tốc v1 đến xe có vận tốc v2 là: v2 sp    v1 m m vdv   vdv (3.11) Fp Fp v2 v Nếu Fp = const thì: m m 2 vdv   v1  v2  (3.12) Fp Fp v2 v1 sp   Khi phanh với lực phanh cực đại thí quãng đƣờng phanh cực tiểu Ta có: s p  m m 2 G  v12  v22   v1  v2   v12  v22   v12  v22  (3.13)     Fp max F gG g Phanh xe dừng lại: s p   g v (3.14) Trong đó: v vận tốc xe lúc bắt đầu phanh Nhận xét: Từ biểu thức 3.14 ta thấy quãng đƣờng phanh nhỏ phụ thuộc vào vận tốc lúc bắt đầu phanh, hệ số δ hệ số bám φ Từ biểu thức 3.14 ta tình qng đƣờng phanh ngắn cho xe loại đƣờng khác với vận tốc xe khác (bảng 4.1 đồ thị hình 3.3) Bảng 3.2 Qng đường phanh (m) tính theo công thức 4.31 Vận tốc xe bắt đầu phanh (km/h) Hệ số bám φ đƣờng 30 40 50 60 70 80 90 100 0,4 8,8 15,7 24,6 35,5 48,2 62,9 79,6 98,2 0,6 5,9 10,5 16,4 23,6 32,1 41,9 53,3 65,5 0,8 4,4 7,9 12,3 17,7 24,1 31,5 39,8 49,1 77 Hình 3.22 Từ đồ thị hình 3.3 ta thấy vận tốc phanh ban đầu cao thí quãng đƣờng phanh s lớn ví quãng đƣờng phanh phụ thuộc vào bính phƣơng tốc độ v1 Nhƣ ta thấy nhƣ thời gian phanh, quãng đƣờng phanh phụ thuộc chủ yếu vào hệ số bám vận tốc xe (lúc bắt đầu phanh lúc kết thúc phanh) 3.2.6 ABS hệ thống giúp tăng cƣờng hiệu phanh Abs viết tắt cụm từ antilock brake system, đƣợc dịch hệ thống phanh chống bó Hệ thống đƣợc trang bị hầu hết phƣơng tiện nhƣ ô tô, xe máy, xe tải, máy bay, xe buýt… Trƣớc kia, ABS chƣa đƣợc phổ biến rộng rãi, việc lái xe an toàn phụ thuộc nhiều vào kỹ thuật khéo léo lái xe Tuy nhiên, đời ABS làm giảm đáng kể gánh nặng ngƣời lái xe, giúp họ xử lý nhanh nhạy với tình bất ngờ xảy Hệ thống ABS hệ thống tự động, dựa nguyên tắc phanh ngƣỡng phanh nhịp ABS hoạt động với tốc độ nhanh hơn, hiệu hơn, mang đến khả kiểm sốt xe an tồn điều kiện bề mặt khô ráo, bề mặt trơn trƣợt, sỏi, bùn, tuyết… Các phần tử hệ thống phanh ABS gồm có: cảm biến vận tốc góc bánh xe, ECU van điều áp Cảm biến vận tốc có nhiệm vụ đo vận tốc góc bánh xe, biến đổi thành tín hiệu điện gửi tới ECU Bộ xử lý trung tâm (ECU - Electronic Control Unit) có nhiệm vụ tiếp nhận xử lý tín hiệu điện từ cảm biến để đƣa lệnh điều khiển van điều áp Tùy theo trạng thái bánh xe mà ECU lệnh: tăng áp, giữ áp, giảm áp Van điều áp có nhiệm vụ điều khiển áp suất xi lanh công tác theo tín hiệu điều khiển từ ECU Trong đó, van điện từ làm nhiệm vụ biến dòng điều khiển thành lực hút nam châm điện từ tác dụng lên lõi sắt Bộ tìch tiếp nhận tức thời lƣợng chất lỏng ki van xả mở Bơm hồi dầu thực nhiệm vụ bơm dầu từ đƣờng hồi ngƣợc xi 78 lanh chình để giảm áp suất xi lanh công tác Bơm hoạt động nhờ động điện đƣợc điều khiển từ ECU Van điều áp gồm phận chình: van điện từ, tìch năng, bơm hồi dầu Van điều áp nhận tín hiệu từ ECU để thực trính điều chỉnh áp suất phanh bánh xe cho không xảy trƣợt lết Nguyên lý hoạt động hệ thống ABS : ECU làm nhiệm vụ theo dõi tốc độ quay từ bánh xe Khi bánh xe quay chậm đáng kể so với tốc độ xe, ecu kích hoạt van giảm áp suất thủy lực đến phanh bánh xe, từ giảm lực phanh giúp bánh xe quay nhanh Cơ chế đƣợc thực ngƣợc lại, ecu phát bánh xe quay nhanh đáng kể so với bánh xe khác Hệ thống phanh có ABS đƣợc thiết kế tƣơng tự nhƣ hệ thống phanh kết hợp với hệ thống điều khiển chống hãm cứng bánh xe, ABS hỗ trợ cách bóp-nhả liên tục, hạn chế lực tác động vào đĩa phanh ngƣời lái bóp đạp phanh nhanh, lực lớn giữ bánh xe quay Sau tình nguy hiểm tránh đƣợc, hệ thống tái áp dụng lực phanh lớn để xe dừng nhanh phát mối nguy khóa bánh Ngồi ABS kích hoạt, hệ thống trí độ trƣợt bánh với mặt đƣờng giới hạn cho phép Tuy hệ thống chống bó cứng phanh hỗ trợ ngƣời lái nhiều nhƣng khơng phải tuyệt đối Ví việc nhiều tay lái non kinh nghiệm tin tƣởng vào ABS phó mặc an tồn cho cơng nghệ sai lầm lớn Quan trọng rèn luyện kỹ cho thân để xử lý tính bất ngờ xảy đến đƣờng 79 KẾT LUẬN Sau thời gian nghiên cứu làm việc khẩn trƣơng, em hoàn thành luận văn Luận văn thực đƣợc nội dung sau: - Giới thiệu chung phát triển nhanh chóng phƣơng tiện giao thơng đƣờng mạng đƣờng giao thông đƣờng nhƣ thực trạng giao thông đƣờng nƣớc ta năm gần Trên sở phân tích nguyên nhân xảy tai nạn đề hƣớng nghiên cứu để giảm thiểu tai nạn có giải pháp nâng cao hiệu làm việc hệ thống phanh - Khảo sát động lực học xe theo phƣơng dọc sở thiết lập biểu thức tính tốn lực chủ động lực cản phản lực bánh xe Khảo sát phân bố lực dọc q trình vận hành có lực phanh làm sở cho việc nghiên cứu ảnh hƣởng hệ số bám cƣờng độ phanh đến trình phanh - Đã khảo sát thay đổi tiêu đánh giá hiệu phanh hệ số bám thay đổi - Nghiên cứu thay đổi tải trọng lên cầukhi phanh, sở khảo sát ảnh hƣởng cƣờng độ phanh đến trình phanh Về ƣu điểm luận văn: - Luận văn nghiên cứu đánh giá thơng số tới mơ hình xe q trình phanh Luận văn xây dựng mơ hính xe Thiếu xót, tồn tại: Luận văn có sở lí luận chƣa chặt chẽ Một số kết nghiên cứu dừng lại khảo sát lý thuyết, chƣa kiểm chứng rõ ràng Em xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc với giúp đỡ thầy giáo, giáo Bộ - mơn Ơ tơ xe chuyên dụng - Trƣờng Đại học Bách Khoa Hà Nội, đặc biệt hƣớng dẫn tận tình thầy Lƣu Văn Tuấntrong suốt q trình tơi thực luận văn 80 T I LIỆU THAM KHẢO Lƣu Văn Tuấn - Lý thuyết ô tô, NXB GDVN, 2019 Lý thuyết ô tô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, NXb Khoa học Kĩ thuật, 2005 Kết cấu ô tô, Lƣu Văn Tuấn, NXB GDVN, 2020 81 ... KẾT CẤU Ô TÔ V ĐIỀU KIỆN ĐƢỜNG ĐẾN QU TR NH PHANH 51 3.1 ẢNH HƢỞNG CỦA THÔNG S KẾT CẤU ĐẾN CHẤT LƢỢNG PHANH 51 3.1.1 Thông số kỹ thuật xe 51 3.1.2 Thông số kết cấu bánh... phanh: Xe TOYOTA VIOS có thơng số: a = 1,31 m ; b = 1,24 m h = 0,65 m 50 CHƢƠNG ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC TH NG SỐ KẾT CẤU Ô TÔ VÀ ĐIỀU KIỆN ĐƢỜNG ĐẾN QUÁ TRÌNH PHANH 3.1 ẢNH HƢỞNG CỦA CÁC TH NG SỐ KẾT... tiễn đề tài: Quá trình phanh tơ diễn phức tạp, chịu ảnh hƣởng nhiều nhân tố nhƣ thông số kết cấu xe, điều kiện đƣờng xá Các thông số ảnh hƣởng trực tiếp đến tiêu đánh giá hiệu phanh nhƣ gia tốc