Nghiên cứu dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp ở việt nam khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN HỒNG QUANG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT Hà Nội, 2018 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN HỒNG QUANG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP Ngành: Kỹ thuật khí Mã số: 9520103 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT NGƢỜI HƢỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS Nguyễn Văn Bang PGS TS Nguyễn Văn Quân Hà Nội, 2018 i LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan cơng trình nghiên cứu riêng chƣa đƣợc công bố công trình khác Các số liệu, kết đƣa Luận án hoàn toàn trung thực TÁC GIẢ LUẬN ÁN Nguyễn Hồng Quang ii LỜI CẢM ƠN Tôi xin đƣợc bày tỏ lòng biết ơn sâu sắc tới tập thể thầy hƣớng dẫn PGS TS Nguyễn Văn Bang PGS TS Nguyễn Văn Quân tận tình giúp đỡ tơi q trình nghiên cứu Tơi xin trân trọng cảm ơn GS TS Vũ Đức Lập, TS Nguyễn Văn Bỉ, PGS.TS Nguyễn Nhật Chiêu giúp đỡ: Cung cấp tài liệu ý kiến quý báu cho Luận án Đồng thời xin cám ơn thầy trƣờng Đại học Lâm nghiệp, Học viện Nông nghiệp Việt Nam, Đại học Giao thông vận tải, Học Viện Kỹ thuật Quân sự, Đại học Bách khoa Hà Nội, nhà khoa học đồng nghiệp nhiệt tình giúp đỡ tơi tạo điều kiện phƣơng tiện, vật chất để tơi hồn thành Luận án Xin trân trọng cảm ơn Trung tâm Thí nghiệm Khoa Cơ điện Cơng trình Trƣờng Đại học Lâm nghiệp giúp đỡ tạo điều kiện để tơi tiến hành thí nghiệm phục vụ Luận án Xin trân trọng cám ơn Phòng Đào tạo Sau đại học Trƣờng Đại học Lâm nghiệp quan công tác, ngƣời thân giúp đỡ động viên tơi suốt q trình thực Luận án iii MỤC LỤC Số trang TRANG PHỤ BÌA LỜI CAM ĐOAN i LỜI CẢM ƠN ii MỤC LỤC .iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT vi DANH MỤC CÁC BẢNG ix DANH MỤC CÁC HÌNH x MỞ ĐẦU Chƣơng TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan khai thác, vận chuyển gỗ rừng trồng 1.1.1 Rừng trồng quy cách gỗ rừng trồng 1.1.2 Công nghệ thiết bị vận xuất, vận chuyển gỗ rừng trồng [23] 1.1.3 Đặc điểm đƣờng ô tô lâm nghiệp 1.2 Những nghiên cứu biên dạng đƣờng vận chuyển .11 1.3 Tổng quan hệ thống treo ô tô vận tải 19 1.4 Các cơng trình nghiên cứu dao động ô tô 22 1.4.1 Các cơng trình nghiên cứu dao động ô tô giới 22 1.4.2 Các cơng trình nghiên cứu dao động ô tô Việt Nam 24 1.5 Các tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ôtô 27 1.5.1 Tần số dao động riêng 27 1.5.2 Gia tốc dao động 27 1.5.3 Chỉ tiêu độ êm dịu 28 1.6 Các phƣơng pháp học nghiên cứu dao động ô tô 28 1.6.1 Phƣơng pháp sử dụng nguyên lý D’Alambert 29 1.6.2 Phƣơng pháp sử dụng phƣơng trình Lagranger loại II 29 1.6.3 Phƣơng pháp học hệ nhiều vật [17] 30 iv 1.7 Các phần mềm ứng dụng nghiên cứu dao động 30 1.7.1 Phần mềm Mathematica 31 1.7.2 Phần mềm Matlab & Simulink 31 1.8 Phƣơng pháp thực nghiệm để nghiên cứu dao động 31 1.9 Xác định nhiệm vụ phƣơng pháp nghiên cứu 34 1.9.1 Nhiệm vụ luận án 34 1.9.2 Phƣơng pháp nghiên cứu 34 Chƣơng X Y DỰNG M HÌNH DAO ĐỘNG T TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI V N CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG L M NGHIỆP36 2.1 Đối tƣợng nghiên cứu 36 2.2 Một số giả thiết chung .37 2.3 Mơ hình dao động coi khung xe cứng tuyệt đối, dao động hai cầu phụ thuộc 38 2.3.1 Mơ hình dao động 38 2.3.2 Thiết lập hệ phƣơng trình vi phân dao động 42 2.4 Mơ hình dao động kể đến xoắn khung, dao động hai cầu độc lập 59 2.4.1 Thiết lập phƣơng trình vi phân dao động khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu trƣớc khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc 62 2.4.2 Thiết lập phƣơng trình vi phân dao động khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu sau khối lƣợng không đƣợc treo cầu sau 64 2.4.3 Phƣơng trình liên hệ kể tới độ cứng xoắn khung xe 67 Chƣơng KHẢO SÁT DAO ĐỘNG T CHỞ GỖ 68 3.1 Xác định thông số đầu vào cho việc giải toán lý thuyết 68 3.1.1 Xác định thơng số hình học ô tô 68 3.1.2 Xác định mơ men qn tính xe trục 68 3.1.3 Xác định độ cứng phần tử đàn hồi hệ số cản phần tử dập tắt dao động 69 v 3.1.4 Xác định biên dạng mấp mô mặt đƣờng lâm nghiệp 70 3.1.5 Xác định độ cứng chống xoắn khung xe 70 3.2 Khảo sát dao động ô tô chở gỗ 70 3.2.2 Khảo sát dao động ô tô cho mô hình không gian, dao động hai cầu độc lập nhau, kể đến xoắn khung 74 Chƣơng NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 86 4.1 Mục đích, đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm 86 4.1.1 Mục đích nghiên cứu thực nghiệm 86 4.1.2 Đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm 86 4.2 Thực nghiệm để xác định thơng số đầu vào cho tốn lý thuyết .86 4.2.1 Nghiên cứu thực nghiệm để xác định đặc trƣng mấp mô mặt đƣờng lâm nghiệp 86 4.2.2 Thực nghiệm để xác định thơng số hình học tơ 89 4.2.3 Thực nghiệm để xác định mô men qn tính phần đƣợc treo tơ 92 4.2.4 Thực nghiệm để xác định độ cứng hệ số cản 93 4.2.5 Thực nghiệm để xác định độ cứng xoắn khung xe 97 4.3 Thí nghiệm để minh họa minh chứng cho kết nghiên cứu lý thuyết .97 KẾT LU N CHUNG 109 VÀ HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP CỦA LU N ÁN 109 DANH MỤC CÁC BÀI BÁO ĐÃ C NG BỐ 112 TÀI LIỆU THAM KHẢO 113 PHỤ LỤC vi DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT b Đơn vị m b1 m Khoảng cách hai vết bánh xe trƣớc b2 m Khoảng cách hai vết bánh xe sau cm N/m Độ cứng vấu cao su cn N/m Độ cứng nhíp cl N/m Độ cứng lốp h m Chiều cao trọng tâm ô tô hc m Khoảng cách từ điểm treo đến trọng tâm Ký hiệu Giải nghĩa Khoảng cách ngang hai bánh xe J ox Kg.m2 Mơ men qn tính phần đƣợc treo trục Ox J oy Kg.m2 Mô men quán tính phần đƣợc treo trục Oy K ni Ns/m Hệ số cản giảm xóc Ki Ns/m Hệ số cản lốp l m Chiều dài sở ô tô l1 m Khoảng cách ngang từ trọng tâm đến cầu trƣớc l2 m Khoảng cách ngang từ trọng tâm đến cầu sau m0 kg Khối lƣợng phần đƣợc treo ô tô F N Lực nén Fn N Lực ép nhíp r m Bán kính bánh xe z0 m Chuyển dịch thẳng đứng trọng tâm z1 m Chuyển dịch thẳng đứng cầu trƣớc z2 m Chuyển dịch thẳng đứng cầu sau vii z1 p m Chuyển dịch thẳng đứng bánh xe trƣớc bên phải z1t m Chuyển dịch thẳng đứng bánh xe trƣớc bên trái z2 p m Chuyển dịch thẳng đứng bánh xe sau bên phải z2t m Chuyển dịch thẳng đứng bánh xe sau bên trái  độ Góc lắc dọc phần đƣợc treo 0 độ Góc lắc ngang phần đƣợc treo 1 độ Góc lắc ngang phần khơng đƣợc treo cầu trƣớc 2 độ Góc lắc ngang phần khơng đƣợc treo cầu sau i độ Góc nghiêng n mm Biến dạng nhíp l mm Biến dạng lốp  độ Góc xoắn khung T J Động T0 J Động khối lƣợng đƣợc treo T1 J Động khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc T2 J Động khối lƣợng không đƣợc treo cầu sau  J Thế i J  J Hàm hao tán i J Hàm hao tán phần tử thứ i Thế phần đƣợc treo không đƣợc treo tƣơng ứng cầu xe J ix Kg.m2 Mô men quán tính khối lƣợng thứ i trục x J iy Kg.m2 Mơ men qn tính khối lƣợng thứ i trục y Mx G Nm Mô men xoắn khung MN/m2 Mô đun trƣợt viii Zk1,  βk1 Zk2,  βk2 m, rad m, rad mk1 kg Jk1 kgm2 mk2 kg Jk2 kgm2 m1 kg J1 kgm2 m2 kg J2 kgm2 Ct ,Cs Cx e1, e2 N/m Dịch chuyển thẳng đứng góc lắc ngang khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu trƣớc Dịch chuyển thẳng đứng góc lắc ngang khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu sau Khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu trƣớc Mô men quán tính khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu trƣớc trục đối xứng dọc Khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu sau Mơ men qn tính khối lƣợng đƣợc treo phân bố lên cầu sau trục đối xứng dọc Khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc Mơ men qn tính khối lƣợng không đƣợc treo cầu trƣớc trục đối xứng dọc Khối lƣợng không đƣợc treo cầu sau Mô men qn tính khối lƣợng khơng đƣợc treo cầu sau trục đối xứng dọc Độ cứng chống lắc ngang hệ thống treo cầu trƣớc cầu sau Nm/rad Độ cứng xoắn khung xe theo phƣơng dọc xe m Khoảng cách hai nhíp hệ thống treo cầu trƣớc sau PHỤ LỤC 08 CHƢƠNG TRÌNH XỬ LÝ MẤP MÔ BIÊN DẠNG ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP 5 0 -2 -5 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Y /C t r t0 ms 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 -0 5E -5 -1 0E -5 -1 5E -5 -2 0E -5 -2 5E -5 Y /C t r t0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 ms PHỤ LỤC 09 XỬ LÝ CÁC KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM TRÊN ĐƢỜNG Chƣơng trình đọc xử lý kết đo: KẾT QUẢ ĐO LẦN Gia tốc dao động thẳng đứng điểm đo: GA I TOC CAC D E IM 5 0 -2 -5 0 25 50 75 Y /C t r t0 100 125 150 Y /C t r t1 175 200 225 250 275 300 325 Y /C t r t2 350 ms Chuyển dịch điểm đo: CHUYEN D C I H CAC D E IM 4E -5 3E -5 2E -5 1E -5 0E -5 -1E -5 -2E -5 -3E -5 -4E -5 -5E -5 25 Y /C t r t0 50 75 100 Y /C t r t1 125 150 175 200 Y /C t r t2 225 250 275 300 325 350 ms Góc nghiêng ngang thân xe GOC NGH E I NG NGANG 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 -0 5E -5 -1 0E -5 -1 5E -5 -2 0E -5 -2 5E -5 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 ms 325 350 Y /C t r t0 KẾT QUẢ ĐO LẦN Gia tốc dao động thẳng đứng điểm đo: GA I TOC CAC D E IM 5 0 -2 -5 0 25 Y /C t r t0 50 75 100 125 150 Y /C t r t1 Chuyển dịch điểm đo 175 200 Y /C t r t2 225 250 275 300 ms CHUYEN D C I H CAC D E IM 4E -5 3E -5 2E -5 1E -5 0E -5 -1E -5 -2E -5 -3E -5 25 50 75 Y /C t r t0 100 125 150 175 Y /C t r t1 200 225 250 275 300 325 350 ms 275 300 325 350 ms Y /C t r t2 Góc nghiêng ngang thân xe GOC NGH E I NG NGANG 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 -0 5E -5 -1 0E -5 -1 5E -5 -2 0E -5 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 Y /C t r t0 KẾT QUẢ ĐO LẦN Gia tốc điểm đo GA I TOC CAC D E IM 5 0 -2 -5 0 25 Y /C t r t0 50 75 100 Y /C t r t1 125 150 175 200 Y /C t r t2 225 250 275 300 325 350 ms Chuyển dịch điểm đo CHUYEN D C I H CAC D E IM 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 -0 5E -5 -1 0E -5 -1 5E -5 -2 0E -5 -2 5E -5 25 50 Y /C t r t0 75 100 125 150 Y /C t r t1 175 200 225 250 275 300 325 350 ms 225 250 275 300 325 350 ms Y /C t r t2 Góc nghiêng ngang thân xe GOC NGH E I NG NGANG 0E -5 5E -5 0E -5 5E -5 0E -5 -0 5E -5 -1 0E -5 -1 5E -5 -2 0E -5 Y /C t r t0 25 50 75 100 125 150 175 200 PHỤ LỤC 10 KẾT QUẢ ĐO GIA TỐC VÀ GÓC XOẮN KHUNG TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP Chƣơng trình đọc xử lý lết đo góc xoắn khung: Các kết đo (sau lọc nhiễu): Lần đo Các kết đo góc nghiêng gia tốc thẳng đứng KETQUA DO 1 0 000 037 Y /C t r t0 [] Y /C t r t1 [] Kết đo góc xoắn khung 075 Y /C t r t2 [] 112 Y /C t r t3 [] 150 GOC XOAN KHUNG 5 0 -2 -5 0 000 038 075 113 150 Y /C t r t0 d [o ] Lần đo thứ Các kết đo góc nghiêng gia tốc thẳng đứng KETQUA DO -0 200 -0 225 -0 250 -0 275 -0 300 -0 325 000 Y /C t r t2 [] 037 075 112 150 Y /C t r t3 [] Kết đo góc xoắn khung GOC XOAN KHUNG 000 038 Y /C t r t0 d [o ] 075 113 150 Lần đo Các kết đo góc nghiêng gia tốc thẳng đứng KETQUA DO 7 6 5 5 0 000 037 Y /C t r t0 [] 075 Y /C t r t1 [] Y /C t r t2 [] 112 150 Y /C t r t3 [] Kết đo góc xoắn khung GOC XOAN KHUNG 000 038 Y /C t r t0 d [o ] 075 113 150 Lần đo Các kết đo góc nghiêng gia tốc thẳng đứng KETQUA DO 25 00 -0 25 -0 50 -0 75 -1 00 -1 25 -1 50 000 Y /C t r t0 [] 037 075 Y /C t r t1 [] Y /C t r t2 [] 112 150 Y /C t r t3 [] Kết đo góc xoắn khung GOC XOAN KHUNG 5 0 -2 -5 0 000 Y /C t r t0 d [o ] 038 075 113 150 PHỤ LỤC 11 KẾT QUẢ THÍ NGHIỆM XE TRÈO QUA MẤP MƠ ĐƠN Chƣơng trình đọc xử lý kết đo: Kết đo: KẾT QUẢ ĐO Gia tốc hai bên GA I TOC HA IBEN 25 00 75 50 25 00 -0 25 -0 50 -0 75 -1 00 25 50 Y /C t r t0 m [ s /2 ] 75 100 125 150 Y /C t r t1 m [ s /2 ] 175 200 225 250 275 300 325 350 ms Góc nghiêng thân xe GOC NGH E I NG NGANG 0E -5 5E -5 0E -5 -2 5E -5 -5 0E -5 -7 5E -5 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 Y /C t r t0 350 ms KẾT QỦA ĐO LẦN Gia tốc hai bên GA I TOC HA IBEN 25 20 15 10 05 00 -0 05 -0 10 -0 15 -0 20 -0 25 25 50 75 Y /C t r t0 m [ s /2 ] 100 125 150 175 200 225 250 275 300 Y /C t r t1 m [ s /2 ] 325 350 ms Góc nghiêng thân xe GOC NGH E I NG NGANG 12 5E -6 10 0E -6 5E -6 0E -6 5E -6 0E -6 -2 5E -6 -5 0E -6 -7 5E -6 Y /C t r t0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 ms PHỤ LỤC 12 MỘT SỐ HÌNH ẢNH NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM Các loại cảm biến tự thiết kế chế tạo Thiết bị đo Gỗ rừng trồng dùng cho thí nghiệm Thí nghiệm xác định thơng số đầu vào Thí nghiệm qua mấp mơ đơn Thí nghiệm đường lâm nghiệp ... nghiên cứu dao động ô tô [45], [46], [47]; phƣơng pháp thực nghiệm nghiên cứu dao động ô tô [43], [44] Ngày giới nghiên cứu dao động ô tô đạt đƣợc nhiều thành tựu đáng kể Dao động ? ?tô đƣợc nghiên cứu. .. qua chƣa đƣợc nghiên cứu cách đầy đủ Xuất phát từ vấn đề nêu trên, nghiên cứu sinh tiến hành Luận án? ?Nghiên cứu dao động ô tô tải sản xuất lắp ráp Việt Nam vận chuyển gỗ đường lâm nghiệp? ?? Mục tiêu... DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƢỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP NGUYỄN HỒNG QUANG NGHIÊN CỨU DAO ĐỘNG Ô TÔ TẢI SẢN XUẤT LẮP RÁP Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN ĐƢỜNG LÂM NGHIỆP Ngành: Kỹ thuật