Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông luận văn tốt nghiệp thạc sĩ
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƯỜNG CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐỒN XE SƠ MI RƠ MC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI NGUYỄN THANH TÙNG NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƯỜNG CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: 62520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS VÕ VĂN HƯỜNG PGS.TS NGUYỄN PHÚ HÙNG Hà Nội – 2017 LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu khoa học tập thể hướng dẫn Các phương pháp, số liệu, kết nêu luận án trung thực chưa công bố cơng trình khác! Hà Nội, ngày 07 tháng 02 năm 2017 Người hướng dẫn khoa học Người hướng dẫn khoa học Nghiên cứu sinh PGS.TS Võ Văn Hường PGS.TS Nguyễn Phú Hùng Nguyễn Thanh Tùng i LỜI CẢM ƠN NCS xin trân trọng cảm ơn Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, Viện Đào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí Động lực, Bộ mơn Ơ tô xe chuyên dụng cho phép thực luận án Trường Đại học Bách khoa Hà Nội Xin cảm ơn Viện Đào tạo Sau đại học Viện Cơ khí Động lực việc hỗ trợ giúp đỡ nhiệt tình cho tơi suốt q trình thực luận án NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành tới tập thể hướng dẫn PGS.TS Võ Văn Hường PGS.TS Nguyễn Phú Hùng – Những người hướng dẫn khoa học – tận tình giúp đỡ, hướng dẫn việc định hướng nghiên cứu phương pháp giải vấn đề cụ thể đặt ra, giúp thực hồn thành luận án Tơi vơ biết ơn q Thầy, Cơ mơn Ơ tơ xe chun dụng, Viện khí động lực, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội, giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi để hoàn thành luận án Xin cảm ơn Ban Giám hiệu q Thầy Cơ trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Vĩnh Long ủng hộ, động viên, giúp đỡ, tạo điều kiện thuận lợi cho học tập nghiên cứu NCS xin bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc đến quí Thầy tham dự hội thảo, quí Thầy phản biện, quí Thầy Hội đồng chấm luận án đóng góp ý kiến q báu để hồn chỉnh luận án định hướng nghiên cứu tương lai Cuối xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình bạn bè, người ln động viên, khuyến khích, giúp đỡ tơi suốt thời gian nghiên cứu thực cơng trình Nghiên cứu sinh Nguyễn Thanh Tùng ii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC HÌNH VÀ ĐỒ THỊ ix MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Xu phát triển ĐXSMRM tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu nước 1.2.1 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 1.2.2 Tình hình nghiên cứu giới 1.3 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp nghiên cứu giới hạn đề tài 12 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu 12 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu 12 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu 13 1.4 Nội dung nghiên cứu cấu trúc luận án 15 1.4.1 Nội dung nghiên cứu 15 1.4.2 Giới hạn đề tài 15 1.4.3 Bố cục luận án 15 1.5 Tóm tắt chương 16 Chương MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHANH 17 ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC 17 2.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM giả thiết lập mơ hình 17 2.2 Phương pháp lập mơ hình 19 2.2.1 Định nghĩa hệ tọa độ cho ĐXSMRM 19 2.2.2 Lực mô men tác dụng lên ĐXSMRM 22 2.3 Phương trình động lực học ĐXSMRM mặt phẳng đường (OXY) 24 2.3.1 Phương trình động lực học XĐK mặt phẳng đường (OXY) 24 2.3.2 Phương trình động lực học SMRM mặt phẳng đường (OXY) 25 2.4 Phương trình động lực học khối lượng treo ĐXSMRM phương thẳng đứng 26 2.4.1 Phương trình động lực học XĐK phương thẳng đứng 26 2.4.2 Động lực học SMRM phương thẳng đứng 28 2.5 Phương trình động lực học ngang ĐXSMRM 30 2.5.1 Phương trình động lực học ngang XĐK 30 2.5.2 Phương trình động lực học ngang SMRM 31 2.6 Phương trình động lực học bánh xe 33 2.7 Xác định lực mô men liên kết 35 2.7.1 Lực liên kết hệ thống treo 35 2.7.2 Tính lực mơ men liên kết khớp yên ngựa (mâm xoay) 40 2.7.3 Tính lực liên kết lốp-đường tâm vết tiếp xúc bánh xe 41 2.8 Kết luận chương 45 Chương KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC PHANH 47 iii ĐỒN XE SƠ MI RƠ MC 47 3.1 Phương pháp giải hệ phương trình động lực học phanh ĐXSMRM 47 3.1.1 Hàm điều khiển lái xe 48 3.1.2 Giá trị đầu vào phương trình vi phân 49 3.2 Cấu trúc chương trình mơ động lực học ĐXSMRM 50 3.3 Khảo sát hiệu phanh ĐXSMRM 54 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng hệ số bám đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng 54 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng 63 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc bắt đầu phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng 72 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường vòng 80 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng lệch phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường vòng 89 3.4 Giải pháp nâng cao hiệu phanh ĐXSMRM nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông 99 3.5 Kết luận chương 100 + Đã khảo sát 12 phương án xét ảnh hưởng hệ số bám, vận tốc phanh ban đầu, cường độ phanh đến phản ứng ĐXSMRM thông qua gia tốc phanh, hệ số sử dụng trọng lượng bám thông số ổn định phanh hệ số trượt, hệ số tải trọng động Các phương án khảo sát: 100 Chương 102 THÍ NGHIỆM PHANH ĐỒN XE SƠ MI RƠ MC 102 4.1 Mục tiêu đối tượng thí nghiệm 102 4.1.1 Mục tiêu thí nghiệm 102 4.1.2 Đối tượng thí nghiệm 102 4.2 Xác định hàm hệ số bám bánh xe làm thơng số đầu vào cho mơ hình khảo sát 103 4.2.1 Xác định phản lực Fz 103 4.2.2 Xác định lực tiếp tuyến Fx 104 4.2.3 Xác định hệ số bám dọc 105 4.3 Thiết bị thí nghiệm phanh ĐXSMRM 107 4.3.1 Cảm biến đo lực kéo Loadcell ZSGB-A-30T 108 4.3.2 Cảm biến đo gia tốc đứng thân xe cầu xe MMA7361LC-XYZ AXIS 109 4.3.3 Cảm biến đo số vòng quay bánh xe SHARP Rotary Encoder 110 4.3.4 Bộ thu nhận xử lý tín hiệu NI (National Instruments) 111 4.4 Qui trình thí nghiệm 111 4.4.1 Công việc chuẩn bị 111 4.4.2 Lắp đặt cảm biến thiết bị thí nghiệm 113 4.4.3 Q trình thí nghiệm 114 4.5 Kết thí nghiệm 116 4.6 Kiểm chứng mơ hình 117 4.7 Tính sai số thí nghiệm mơ 119 4.8 Kết luận chương 119 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 121 Kết đạt đóng góp luận án 121 1.1 Các kết đạt 121 iv 1.2 Về phương pháp 122 Ý nghĩa thực tiễn 122 Hướng nghiên cứu 123 TÀI LIỆU THAM KHẢO 124 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH 128 ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 128 PHỤ LỤC 1 Phụ lục 1: Thông số đầu vào khảo sát ĐXSMRM Phụ lục 2: Kết cân khối lượng ĐXSMRM thí nghiệm 3 Phụ lục 3: Kết thí nghiệm phanh ĐXSMRM đường khơ 50 Km/h (t=16÷18,5s) Phụ lục 4: Kết thí nghiệm phanh ĐXSMRM đường ướt 50 Km/h (t=17÷20s) 5 Phụ lục 5: Kết khảo sát hiệu phanh ĐXSMRM 3.3.1 Khảo sát ảnh hưởng hệ số bám đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng 3.3.2 Khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng 12 3.3.3 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc bắt đầu phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường thẳng 18 3.3.4 Khảo sát ảnh hưởng cường độ phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường vòng 26 3.3.5 Khảo sát ảnh hưởng chậm phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường vòng 36 3.3.6 Khảo sát ảnh hưởng nhanh phanh đến hiệu phanh ĐXSMRM đường vòng 46 Phụ lục Tính sai số thí nghiệm mơ 56 v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu XĐK SMRM ĐXSMRM G(OXYZ) B(Cxyz) MBS Đơn vị Giải nghĩa m Xe đầu kéo (Tractor) Sơ mi rơ mc (Semi-trailer) Đồn xe sơ mi rơ moóc (Tractor Semi-trailer) Hệ tọa độ cố định G Hệ tọa độ vật hệ tọa độ cục B Hệ nhiều vật (Multi Body System) Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (Anti-lock Brake System) Hệ thống điều khiển lực kéo (Traction Control System) Hệ thống phanh khí nén điều khiển điện tử (Electronic Pneumatic Brake) Điều khiển ổn định điện tử (Electronic Stability Programe) Số cầu đồn xe sơ mi rơ mc, i = 1÷6 j = bánh xe bên trái, j = bánh xe bên phải; j = 1÷2 Chuyển vị XĐK hệ tọa độ cục B(C1xc1yc1zc1) ABS TCS EPB ESP i j xc1 , yc1 , zc1 xc , yc , zc l1 l2 l3 lk1 hc1 l4 l5 l6 lk2 hc2 hk1 hk2 m m m m m m m m m m m m m hBi m 2bi 2wi m m rad Chuyển vị SMRM hệ tọa độ cục B(C2xc2yc2zc2) Khoảng cách từ cầu đến trọng tâm XĐK Khoảng cách từ cầu đến trọng tâm XĐK Khoảng cách từ cầu đến trọng tâm XĐK Khoảng cách từ tâm khớp yên ngựa đến trọng tâm XĐK Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm XĐK Khoảng cách từ cầu đến trọng tâm SMRM Khoảng cách từ cầu đến trọng tâm SMRM Khoảng cách từ cầu đến trọng tâm SMRM Khoảng cách từ tâm chốt kéo đến trọng tâm SMRM Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm SMRM Chiều cao từ mặt đường đến tâm khớp yên ngựa Chiều cao từ mặt đường đến tâm chốt kéo Chiều cao từ mặt đường đến điểm đặt lực liên kết ngang khối lượng treo không treo cầu thứ i Vết bánh xe cầu thứ i Khoảng cách hai chốt nhíp cầu thứ i Góc quay quanh trục y bánh xe thứ ij Độ Góc quay thân XĐK quanh trục yc1, xc1, zc1 Độ Góc quay thân SMRM quanh trục yc2, xc2, zc2 Độ Góc lệch thân XĐK thân SMRM Độ Góc quay vơ lăng Độ Góc quay bánh xe dẫn hướng bên trái bên phải Độ Góc lệch bên bánh xe thứ ij Hệ số trượt dọc bánh xe thứ ij Hệ số bám dọc, hệ số bám ngang bánh xe thứ ij Hệ số bám dọc lớn nhỏ bánh xe ij c1 , c1 , c1 c , c , c K c1 - c k 11 , 12 ij sxij xij, yij x,max, x,min vi y,max, y,min j , j , j Độ xij, yij zc1 , zc1 Hệ số bám ngang lớn nhỏ bánh xe Góc quay cân dọc 1, 2, hệ thống treo Tọa độ tâm vết tiếp xúc bánh xe thứ ij Chuyển vị, gia tốc phương thẳng đứng trọng tâm XĐK y c , y c , yc m, m/s2 m, m/s, m/s2 m, m/s, m/s2 m, m/s2 m, m/s, m/s2 m, m/s, m/s2 x ij ,x ij m, m/s y ij , y ij m, m/s Aij , Aij m, m/s2 Chuyển vị, gia tốc phương thẳng đứng tâm bánh xe thứ ij z Ai , z Ai , z Ai Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương thẳng đứng trọng tâm cầu thứ i zk , z k m, m/s, m/s2 m, m/s, m/s2 m, m/s, m/s2 m zij m ij m hij m exij m eyij m c mc1, mc2 Mc1, Mc2 mAi mk FRk Fwxk Fmk Fk m kg kg kg kg m/s2 N N N N Jy1, Jy2 kgm2 Jy11, Jy12 kgm2 x c1 , x c1 , x c1 y c1 , y c1 , y c1 zc , zc x c ,x c , xc2 x Ai , x Ai , x Ai y Ai , y Ai , y Ai xk Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương dọc trọng tâm XĐK Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương ngang trọng tâm XĐK Chuyển vị, gia tốc phương thẳng đứng trọng tâm SMRM Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương dọc trọng tâm SMRM Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương ngang trọng tâm SMRM Chuyển vị, vận tốc phương dọc tâm vết tiếp xúc bánh xe thứ ij Chuyển vị, vận tốc phương ngang tâm vết tiếp xúc bánh xe thứ ij Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương dọc trọng tâm cầu thứ i Chuyển vị, vận tốc, gia tốc phương ngang trọng tâm cầu thứ i Chuyển vị phương thẳng đứng tâm khớp yên ngựa Chuyển vị phương thẳng đứng đầu hệ thống treo bánh xe thứ ij Chuyển vị phương thẳng đứng đầu hệ thống treo bánh xe thứ ij Biên độ mấp mô mặt đường bánh xe thứ ij Khoảng dịch chuyển phương dọc phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe thứ ij Khoảng dịch chuyển phương ngang phản lực thẳng đứng tác dụng lên bánh xe thứ ij Chiều dài cân dọc hệ thống treo Khối lượng treo XĐK SMRM Khối lượng XĐK SMRM Khối lượng không treo cầu thứ i Khối lượng xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm Gia tốc phương dọc xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm Lực cản lăn xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm Lực cản khơng khí phương x xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm Lực móc kéo xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm Lực kéo xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm Mơ men quán tính trục y khối lượng treo XĐK SMRM Mơ men qn tính trục y cân dọc số hệ vii Fxij , Fyij , Fzij N Fxc1 , Fyc1 , Fzc1 N Fxc2 , Fyc2 , Fzc2 N Fxij N thống treo bên trái bên phải Mơ men qn tính trục y cân dọc số hệ thống treo bên trái bên phải Mơ men qn tính trục y cân dọc số hệ thống treo bên trái bên phải Mơ men qn tính trục y bánh xe thứ ij Lực đàn hồi hệ thống treo bánh xe thứ ij Lực cản hệ thống treo bánh xe thứ ij Lực đàn hồi hướng kính lốp thứ ij Phản lực chốt kéo phương x, y, z Diện tích cản khơng khí phương x, y Hệ số khí động khơng khí phương x, y Mật độ khơng khí Tâm khí động XĐK SMRM Trọng tâm XĐK SMRM Trọng tâm cầu thứ i Lực tác dụng tâm vết tiếp xúc bánh xe thứ ij phương x, y, z Tổng lực tác dụng lên XĐK qui trọng tâm C1 phương x, y, z Tổng lực tác dụng lên SMRM qui trọng tâm C2 phương x, y, z Lực dọc bánh xe thứ ij tác dụng lên khung xe FGij N Tải trọng tĩnh tác dụng lên bánh xe thứ ij MAij MBij Nm Nm Mxc1, Myc1, Mzc1 Nm Mxc2, Myc2, Mzc2 Nm FRij fij N Fi N rdij m Mô men chủ động bánh xe thứ ij Mô men phanh bánh xe thứ ij Tổng mô men tác dụng lên XĐK qui trọng tâm C1 quanh trục xc1, yc1, zc1 Tổng mô men tác dụng lên SMRM qui trọng tâm C2 quanh trục xc2, yc2, zc2 Lực cản lăn bánh xe thứ ij; FRij = Fzijfij Hệ số cản lăn bánh xe thứ ij Lực liên kết ngang khối lượng treo không treo cầu thứ i Bán kính động lốp thứ ij ; rdij r0ij - (hij - ij ) r0ij m Bán kính tĩnh lốp thứ ij ; r0ij rij - f ij rij m Bán kính thiết kế lốp thứ ij t ij m Độ võng tĩnh lốp thứ ij f dijt m Độ võng động hành trình trả hệ thống treo bánh xe thứ ij f dijn m Độ võng động hành trình nén hệ thống treo bánh xe thứ ij Cij Kij CLij N/m Ns/m N/m Jy21, Jy22 kgm2 Jy31, Jy32 kgm2 JAyij FCij FKij FCLij Fkx, Fky, Fkz Ax, Ay Cwx, Cwy kgm2 N N N N m2 kg/m3 Cw1, Cw2 C1, C2 Ai f t Độ cứng hệ thống treo bánh xe thứ ij Hệ số cản hệ thống treo bánh xe thứ ij Độ cứng hướng kính lốp thứ ij viii ... giao thông, đặc biệt tai nạn giao thông ĐXSMRM gây đề tài ? ?Nghiên cứu hiệu phanh đường có hệ số bám khác đồn xe sơ mi rơ mc làm sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông? ?? chọn để nghiên. .. TÙNG NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƯỜNG CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐỒN XE SƠ MI RƠ MC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG Chuyên ngành: Kỹ thuật khí động lực Mã số: ... xe khác như: Phanh loại đường có hệ số bám khác nhau, phanh với vận tốc ban đầu khác nhau, phanh với cường độ khác phanh đường vòng - Trên sở phương án khảo sát phanh ĐXSMRM đề xuất số giải pháp