Nghiên cứu mô hình hoá dẫn động phanh khí nén và nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén trên rơ moóc nhiều cầu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG QUỐC CƯỜNG NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH HĨA DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN RƠ-MC NHIỀU CẦU NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ƠTƠ MÁY KÉO - 605246 S K C0 Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2012 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ ĐẶNG QUỐC CƯỜNG NGHIÊN CỨU MƠ HÌNH HĨA DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN VÀ NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN RƠ-MOÓC NHIỀU CẦU NGÀNH: KHAI THÁC VÀ BẢO TRÌ ƠTƠ MÁY KÉO Hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN NƯỚC Tp Hồ Chí Minh, tháng 09/2012 LÝ LỊCH KHOA HỌC I LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Đặng Quốc Cƣờng Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 21/02/1987 Nơi sinh: Bình Định Quê quán: Bình Định Dân tộc: Kinh Chỗ riêng địa liên lạc: 23 TL 26, P Thạnh Lộc, Q 12 Điện thoại: 0908 560 595 Điện thoại nhà riêng: E-mail:dangquoccuong2102@gmail.com II QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Trung học chuyên nghiệp: Hệ đào tạo: …… Nơi học (trường, thành phố): Ngành học: Thời gian đào tạo từ ……/…… đến ……/ Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2005đến 03/2010 Nơi học (trường, thành phố):ĐH Giao Thông Vận Tải TP HCM Ngành học:Cơ khí ơtơ Tên đồ án, luận án môn thi tốt nghiệp:Nghiên cứu lý thuyết đốt nghèo động phun xăng trực tiếp GDI Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án thi tốt nghiệp:Ngày 21/03/2010 Tại Trƣờng ĐH Giao Thông Vận Tải TP HCM Người hướng dẫn:Ths Trƣơng Hùng III QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm i LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan công trình nghiên cứu tơi Các số liệu, kết nêu luận văn trung thực chưa cơng bố cơng trình khác Tp Hồ Chí Minh, ngày … tháng … năm 2012 (Ký tên ghi rõ họ tên) Đặng Quốc Cường ii LỜI CẢM ƠN Xin gửi lời cảm ơn chân thành đến người tận tình giúp đỡ suốt thời gian công tác, học tập thực luận văn cao học này: - Ban giám hiệu Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.HCM, phòng sau đại học ban chủ nhiệm khoa Cơ Khí Động Lực tạo điều kiện thuận lợi để hồn thành khóa học luận văn tốt - Quý thầy, cô tham gia giảng dạy lớp cao học ngành khai thác bảo trì tơ máy kéo, khóa 2010 – 2012 - TS Nguyễn Nước dành nhiều thời gian để hướng dẫn tận tình đóng góp nhiều ý kiến quý báu cho luận văn - Ths Huỳnh Phước Sơn, Ths Trần Đình Quý, quý thầy cô môn khung gầm khoa khí động lực giúp đỡ nhiều chuyên mơn q trình cơng tác, học tập tơi thời gian qua - Gia đình bạn học viên động viên, giúp đỡ công việc sống Tp HCM, ngày tháng năm 2012 Học viên thực Đặng Quốc Cường iii MỤC LỤC Trang tựa TRANG Quyết định giao đề tài Lý lịch cá nhân i Lời cam đoan ii Lời cảm ơn ii Tóm tắt iv Mục lục vi Danh sách hình ix Danh sách bảng xi Chƣơng 1: Tổng quan 1.1Lý thực tầm quan trọng đề tài 1.2 Mục tiêu đề tài 1.3 Kế t quả nghiên cứu và ngoài nước 1.4 Hướng nghiên cứu 1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 1.4.3 Hướng nghiên cứu 1.5 Giới hạn đề tài Chƣơng 2: Cơ sở lý thuyết 10 2.1 Cơ sở lý thuyết hệ thống phanh khí nén 10 2.1.1 Vài nét vấn đề an tồn giao thơng cần thiết hệ thống phanh ô tô 10 2.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh khí nén 11 2.1.3 Dẫn động phanh khí nén 13 2.1.4 Các cụm dẫn động phanh khí nén 33 2.2 Cơ sở lý thuyết mơ hình hóa 37 2.2.1 Sự tương đương đại lượng điện khí nén 37 2.2.2 Phương trình lưu lượng điểm nút 39 vi 2.2.3 Phương trình lưu lượng dịng khí qua lỗ tiết lưu 40 2.2.4 Phương trình lưu lượng vào dung tích 43 2.2.5 Khái niệm chung mạch dòng 49 2.3 Các phương pháp tính tốn 50 2.3.1 Bài toán Cauchy 51 2.3.2 Phương pháp Euler 53 2.3.3 Phương pháp Runge – Kutta 54 2.3.4 Sử dụng phần mềm MATLAB 58 Chƣơng 3: Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén phƣơng pháp mơ hình hóa 60 3.1 Phương pháp mơ hình hóa 60 3.1.1 Các giả thiết sử dụng phương pháp mơ hình hóa 60 3.1.2 Phương pháp mơ hình hóa 60 3.2 Xác định đặc tính lưu thơng khâu D-E tích thay đổi 72 3.2.1 Mục đích việc xác định đặc tính khâu D-E tích thay đổi 72 3.2.2 Đặc tính lưu thơng khí nén bầu phanh tích thay đổi 72 Chƣơng 4: Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ-mc nhiều cầu 78 4.1 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén rơ-mc 78 4.2 Sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ-móoc nhiều cầu điển hình 79 4.3 Mơ hình hóa xây dựng hệ phương trình vi phân cho mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc nhiều cầu 80 4.4 Dùng Matlab để giải hệ phương trình vi phân 83 Chƣơng 5: Kết luận 87 5.1 Kết nghiên cứu 87 5.2 Hướng phát triển 88 TÀI LIỆU THAM KHẢO 89 vii LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƢƠNG TỔNG QUAN 1.1 Lý thực tầm quan trọng đề tài: Ngày với phát triển không ngừng kinh tế xã hội, ngành công nghiệp ô tô ngoại lệ.Kể từ đời đến ô tô đóng vai trị quan trọng cần thiết đời sống xã hội.Nó tạo nên mạng lưới rộng lớn vận chuyển người hàng hóa tồn giới Đặc biệt Việt Nam nay, nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày nhiều loại xe tải cỡ lớn xe đầu kéo rơ-moóc việc trang bị, bổ sung tài liệu kỹ thuật loại xe cần thiết, góp phần sử dụng khai thác phương tiện đạt hiệu tốt Hiện đa số tài liệu dùng cho ngành khí tơ cịn ít, có thường tài liệu hướng dẫn sử dụng hay lý thuyết chung, tài liệu kết cấu xe cụ thể Đặc biệt tài liệu riêng hệ thống phanh xe kéo rơmoóc chưa có, việc gây khó khăn việc cải tạo thiết kế hệ thống phanh xe rơ-móoc Việc bổ sung tài liệu chuyên ngành ô tô cần thiết, giúp hoàn chỉnh hệ thống lý thuyết cho người nghiên cứu Vì hai nhu cầu tơi định chọn đề tài: “Nghiên cứu mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén rơmóoc nhiều cầu” Với đề tài tơi hy vọng đáp ứng phần nhu cầu nói 1.2 Mục tiêu đề tài: Với yêu cầu nội dung đề tài, mục tiêu cần đạt sau hoàn thành đề tài sau: HVTH: Đặng Quốc Cường -1- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ  Nắm sở lý thuyết hệ thống phanh khí nén, hiểu cấu tạo, nguyên lý hoạt động chi tiết, phận hệ thống phanh khí nén  Mơ hình hóa chi tiết, phận hệ thống phanh khí nén để phục vụ cho việc tính tốn động lực học hệ thống phanh khí nén  Đưa phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén quan điểm mơ hình hóa  Tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ-mooc nhiều cầu  Từ xác định vị trí bố trí chi tiết, phận hệ thống phanh rơ-móoc để đạt hiệu phanh tốt 1.3 Kế t quả nghiên cứu và ngoài nƣớc: Hệ thống phanh khí nén hệ thống phức tạp, chất tượng vật lý xảy hệ thống phức tạp lại phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác kích thước đường ống, chất lượng lưu thơng dịng khí, mật độ áp suất dịng khí…và chưa có biểu thức tốn học để biểu diễn xác q trình lưu thơng dịng khơng khí hệ thống Do việc tính tốn động lực học hệ thống phanh khí nén phải dựa kết nghiên cứu hệ thống khí nén nói chung Có nhiều nhà khoa học thực trình nghiên cứu hệ thống khí nén có thành tựu đáng lưu ý như: Metlyuk N.F, Gertz E.V, Idelchyk I.E,PogorelovV.I, VytkovG.A, GlickmanB.F, RyzhykhL.O, ShypilinA.VHohrichianyG.V,BartoszP.R,BelenkyyY.B,TurenkoA.M,V.ABogomol ov,KazarinovV.M,A.VDolberhV.IKurbatov,ZhestkovV.V,ZhestkovV.A,LitkeP.E, Z elkin GG, Altshul A.D,Holzunov A.G… Trong hai nhà khoa học Metlyuk N.F Gertz E.V đưa phương pháp tính tốn động lực học hệ thống khí nén cách mơ hình hóa chi tiết phận hệ thống khí nén, cụ thể sau: - Sử dụng phương pháp mơ hình hóa để chuyển cụm van, đường ống thành dạng sơ đồ khối tương đương bao gồm thể tích cản trở tập trung hay gọi tiết lưu lỗ tiết lưu(hình 1.1) HVTH: Đặng Quốc Cường -2- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ r1 V1 Y1 Hình 1.1:Sơ đồ khối phương pháp mơ hình hóa - Sử dụng lý thuyết mạch điện để nghiên cứu, tính tốn cho mạch dẫn động khí nén, phương pháp dựa sở “Hai hệ thống vật lý coi tương đương chúng hai khái niệm vật lý biểu diễn hệ phương trình vi phân” Ta nhận đại lượng vật lý hệ thống điện hệ thống khí nén có tương đương với nhau, cụ thể:  Khối lượng khí nén 𝑚 tương đương với điện tích 𝑞;  Áp suất khí nén 𝑝 tương đương với điện áp 𝑢;  Lưu lượng khối lượng khí nén thời điểm tức thời đương với cường độ dòng điện𝑖 = 𝑑𝑞 𝑑𝑡 𝑑𝑚 𝑑𝑡 tương ;  Thể tích 𝑉 bình chứa tương đương với điện dung tụ điện 𝐶;  Cản trở lưu thơng dịng khí tương đương với điện trở 𝑅 mạch điện Vậy hệ thống điện hệ thống khí nén hai hệ thống vật lý tương đương, sử dụng định luật mạch điện để xây dựng phương trình vi phân cho mạch khí nén Ở nhà khoa học sử dụng định luật Kiếc sốp I gọi định luật điểm nút mạch điện, mạch khí nén định luật phát biểu sau: “Tổng đại số lưu lượng tức thời dịng khí điểm nút không” 𝑛 𝑛 𝑚𝑖 = 𝑖=1 Với 𝑚 = 𝑖=1 𝑑𝑚 𝑑𝑡 𝑑𝑚 𝑑𝑡 =0 (1.1) 𝑖 : lưu lượng tức thời dịng khí điểm nút HVTH: Đặng Quốc Cường -3- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 3.13: Đặc tính áp suất bầu phanh trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi Hình 3.13 đồ thị đặc tính áp suất bầu phanh trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi Đường cong màu đỏ ứng với trường hợp thể tích bầu phanh khơng đổi, đường cong màu xanh ứng với trường hợp thể tích bầu phanh thay đổi Từ đồ thị đặc tính áp suất ta thấy, thể tích bầu phanh thay đổi áp suất bầu phanh đạt cực đại sau khoảng thời gian 0,25s, coi thể tích bầu phanh khơng đổi áp suất đạt cực đại sau khoảng thời gian 0,23s.Trường hợp nhả phanh sai lệch trường hợp thể tích khơng đổi thay đổi khơng đáng kể Vậy sai số trường hợp tăng áp suất phanh bầu phanh tích khơng đổi bầu phanh tích khơng đổi khoảng 10% Vì tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh khí nén trường hợp ta giả thiết tất bầu phanh tích khơng đổi, tốn trở nên đơn giản việc tính tốn trở nên đơn giản nhiều HVTH: Đặng Quốc Cường - 76- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết luận Hệ thống phanh khí nén hệ thống phức tạp, bị chi phối bỡi nhiều yếu tố khác nhau, đặc biệt thông số kết cấu như: kích thước khoan bên cụm van; chiều dài, đường kính ống dẫn; vị trí tương quan cầu trước cầu sau…vì tính tốn thiết kế cải tiến hệ thống phanh khí nén ta cần phải nghiên cứu đặc tính động lực học phanh để nâng cao khả phản ứng nhanh hệ thống, đồng thời bảo đảm tính đồng phanh cầu Phương pháp mơ hình hóa tính áp suất tập trung điểm nút phương pháp đáng tin cậy để tính tốn động lực học truyền động khí nén bên hệ thống phanh khí nén.Việc áp dụng phương pháp kết hợp với thông số kết cấu ô tô công cụ hữu ích cho công tác thiết kế cải tiến hệ thống phanh khí nén Để chứng minh tính khả dụng phương pháp mơ hình hóa tính áp suất tập trung điểm nút, phần (chương 4) phần trình bày phương pháp tính động lực học dẫn động phanh khí nén cho mạch dẫn động phanh thực tế, mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc nhiều cầu, với thơng số kết cấu lấy từ họ xe rơ-moóc hãng WABCO HVTH: Đặng Quốc Cường - 77- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƢƠNG TÍNH TỐN ĐỘNG LỰC HỌC DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN RƠ-MĨOC NHIỀU CẦU 4.1 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén rơ-moóc: Ngày nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày cao, vận chuyển với số lượng lớn Để nâng cao hiệu sử dụng phương tiện vận chuyển, bớt thời gian xe nằm chờ bốc xếp hàng hóa người ta sử dụng loại xe đầu kéo, rơmoóc để vận chuyển Việc vận chuyển làm giảm chi phí đầu tư cho việc mua đầu kéo đảm bảo lượng hàng vận chuyển Vì xe đầu kéo rơ-móoc ngày sử dụng rộng rãi, chuyển động yêu cầu xe phải chạy theo ý người điều khiển, phải dừng gặp cố nên việc tính tốn thiết kế hệ thống phanh xe quan trọng Do rơ-moóc gắn vào xe kéo nên hệ thống phanh rơ-moóc phải hoạt động thơng qua xe kéo Người lái điều khiển phanh rơ-móoc cách điều khiển phanh xe đầu kéo Rơ-móoc gắn vào đầu kéo hình 4.1 Hình 4.1: Sơ đồ hệ thống phanh đầu kéo – rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 78- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Một hệ thống phanh rơ-móoc thường trang bị có phanh tay rơ-móoc phanh chân rơ-móoc 4.2 Sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ-móoc nhiều cầu điển hình: Để tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh rơ-moóc nhiều cầu trước hết ta phải có mạch đãn động phanh rơ-mc nhiều cầu hồn chỉnh.Hình 4.2 hệ thống phanh rơ-mc ba cầu điển hình Mạch bao gồm: van tổng phanh đặt xe kéo, liên kết hệ thống phanh xe kéo rơ-moóc đầu nối Ở phần rơ-moóc có cụm van phân phối 3, 5, bình chứa khí nén bầu phanh 6,7 bố trí hình vẽ Hình 4.2: Hệ thống phanh rơ-moóc nhiều cầu 1-Van tổng phanh; 2-Đầu nối; 3-Van phân phối; 4-Bình chứa; 5-Van phân phối cầu sau; 6-Bầu phanh cầu trước rơ-moóc; 7-Bầu phanh cầu sau rơ-moóc Đường ống điều khiển từ van tổng phanh đến van phân phối có đường kính 0,9.10-2 (m), đường ống dẫn từ van phân phối đến bầu phanh có đường kính 1,2.10-2 (m) đường ống dẫn nguồn khí nén từ xe kéo rơ-mc có đường kính 1,3.10-2 (m) HVTH: Đặng Quốc Cường - 79- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Khi tính tốn động lực học dẫn động phanh rơ-moóc nhiều cầu ta cần sử dụng giả thiết sau: - Tính trường hợp phanh gấp, tức van phân phối chuyển kênh (đóng – mở van) cách tức - Áp suất khí nén bình chứa số suốt trình phanh áp suất 𝑝𝑚𝑎𝑥 = 105 𝑃𝑎 - Khơng có rị rỉ khí nén hệ thống - Nhiệt độ khí nén khơng đổi tồn hệ thống - Thể tích bầu phanh cụm van không đổi Thực tế, thể tích bầu phanh cụm van phần tử thay đổi, đặc biệt với bầu phanh thay đổi diễn rõ rang Vì vậy, để sử dụng giả thiết “thể tích bầu phanh cụm van khơng đổi”, trước tiên ta cần đánh giá sai số tính tốn bầu phanh tích thay đổi bầu phanh tích khơng đổi Nếu sai số nằm giới hạn cho phép ta dùng giả thiết giúp cho toán trở nên đơn giản nhiều Các bước tiến hành tính tốn động lực học dẫn động phanh rơ-mc - Đánh giá sai số tính tốn bầu phanh tích thay đổi bầu phanh tích khơng đổi - Mơ hình hóa mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc lập phương trình vi phân - Dùng Matlab để giải hệ phương trình vi phân - Nhận xét kết đạt 4.3 Mô hình hóa xây dựng hệ phƣơng trình vi phân cho mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc nhiều cầu: Từ sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc ba cầu (hình 4.2), ta mơ hình hóa thành sơ đồ mơ hình hóa sau: HVTH: Đặng Quốc Cường - 80- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ p1 V kp p2 Y 10 VY Y1 Y8 Y3 Y7 A 10 Y9 Y2 12 Y 12 B A VY 11 Y 11 B Y 14 13 Y5 Y 13 VY 15 Y 15 Y4 14 VY Y6 Hình 4.3:Sơ đồ mơ hình hóa mạch dẫn động phanh khí nén ba cầu 1,…,15: tiết lưu; Y1,…,Y15: điểm nút; Vy: dung tích điểm nút Từ sơ đồ mơ hình hóa trên, ta xây dựng hệ phương trình vi phân sau: Tại nút Y1: 𝑚1 − 𝑚2 − 𝑚𝐸𝑘𝑝 = Tại nút Y2: 𝑚2 − 𝑚3 − 𝑚8 − 𝑚𝐸2 = Tại nút Y3: 𝑚3 − 𝑚𝐸𝐴 = Tại nút Y4: 𝑚4 − 𝑚5 − 𝑚6 − 𝑚𝐸4 = Tại nút Y5: 𝑚5 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y6: 𝑚6 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y7: 𝑚7 − 𝑚𝐸𝐵 = Tại nút Y8: 𝑚8 − 𝑚𝐸𝐴 = Tại nút Y9: 𝑚9 − 𝑚10 − 𝑚11 − 𝑚𝐸9 = HVTH: Đặng Quốc Cường - 81- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Tại nút Y10: 𝑚10 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y11: 𝑚11 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y12: 𝑚12 − 𝑚𝐸𝐵 = Tại nút Y13: 𝑚13 − 𝑚14 − 𝑚15 − 𝑚𝐸13 = Tại nút Y14: 𝑚14 − 𝑚𝐸𝑘 = Tại nút Y15: 𝑚15 − 𝑚𝐸𝑘 = Khai triển phương trình vi phân trên, sử dụng cơng thức 2.2; 2.4 2.7 ta có: 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝𝑣 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝1 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝2 𝐴𝑣 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝4 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝𝑣 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝2 𝐴𝑣 𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝜇𝑓 𝑝1 − 𝑝 𝐵 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝑉𝑘 𝑑𝑝 − 𝐵𝑝 −𝑝 𝑝 𝑣 −𝑝 𝐵 𝐵𝑝 𝑣 −𝑝 𝐵 𝑝 −𝑝 𝐴 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝐵𝑝 𝐵 −𝑝 𝑝 −𝑝 10 10 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 10 𝑘 − 𝑝 𝐵 −𝑝 9 𝑉𝑘 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 𝑑𝑡 𝑉𝐵 𝑑 𝑝 𝐵 𝑘 𝑑𝑡 𝑉𝐴 𝑑𝑝 𝐴 𝑘 𝑑𝑡 − 𝜇𝑓 − 𝑉 𝑘𝑝 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 − 𝜇𝑓 𝑝2 =0 (4.1) 𝑝 −𝑝 𝐴 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 =0 =0 (4.2) (4.3) 𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 − 𝜇𝑓 𝑝4 𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.4) =0 (4.5) =0 (4.6) =0 (4.7) =0 (4.8) 𝑝 −𝑝 10 10 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 𝑉𝑘 𝑑𝑝 10 𝑘 𝑑𝑡 HVTH: Đặng Quốc Cường − 𝐵𝑝 −𝑝 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝜇𝑓 𝑝4 − 𝐵𝑝 −𝑝 𝑉𝐴 𝑑𝑝 𝐴 𝑘 𝑑𝑡 𝑝 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝐴 − 𝜇𝑓 𝑝2 𝐵𝑝 𝐵 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝜇𝑓 𝑝𝐵 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝐵𝑝 𝑣 −𝑝 𝑝 −𝑝 𝐴 𝜇𝑓 𝑝𝐵 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝4 𝑝 𝑣 −𝑝 10 − 𝜇𝑓 =0 𝑝 −𝑝 11 11 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 11 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.9) (4.10) - 82- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 −𝑝 11 11 𝑝9 𝐵𝑝 −𝑝 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 𝑣 −𝑝 𝐵 12 𝑝𝑣 𝐵𝑝 −𝑝 𝑣 𝐵 𝐴𝑣 𝜇𝑓 11 − 𝑉𝑘 𝑑𝑝 11 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.11) − 𝑉𝐵 𝑑𝑝 𝐵 𝑘 𝑑𝑡 =0 𝑝 𝐵 −𝑝 13 13 𝑝𝐵 𝐵𝑝 −𝑝 𝐵 13 − 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 14 14 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 14 (4.12) − 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 15 15 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 15 − 𝑉𝑌 𝑑𝑝 13 𝑘 𝑑𝑡 = 0(4.13) 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 14 14 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 14 − 𝑉𝑘 𝑑𝑝 14 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.14) 𝐴𝑣 𝜇𝑓 𝑝 13 −𝑝 15 15 𝑝13 𝐵𝑝 −𝑝 13 15 − 𝑉𝑘 𝑑𝑝 15 𝑘 𝑑𝑡 =0 (4.15) Nếu 𝑝𝐴 ≤ 0,1MPathì 𝑝𝐵 = 𝑝𝑎𝑡 = 0,1MPa Nếu 𝑝𝐴 > 0,1MPa 𝑝𝐵 tính theo công thức 4.7 4.12 4.4 Dùng Matlab để giải hệ phƣơng trình vi phân: Dùng phần mềm Matlab-simulink để giải hệ phương trình vi phân trên, trình giải hệ phương trình vi phân có sử dụng thông số đầu vào sau: - Áp suất đầu vào 𝑝𝑣 = 105 (Pa) - Các hệ số 𝐴 = 0,654; 𝐵 = 1,13; 𝑘 = 1,4 - Vận tốc tới hạn 𝑣 = 340 (m/s) - Thể tích van tổng phanh: 𝑉𝑘𝑝 = 0,25 10−3 (m3) - Thể tích điểm nút: 𝑉𝑌 = 0,12 10−3 (m3) - Thể tích van phân phối: 𝑉𝐴 = 𝑉𝐵 = 0,25 10−3 (m3) - Thể tích bầu phanh: 𝑉𝑘 = 2,5 10−3 (m3) - Hệ số lưu lượng 𝜇 tra hình 3.4 - Tiết diện đường ống 𝑓 = - 𝑑: đường kính ống dẫn 𝜋𝑑 Lưu đồ thuật toán để giải hệ phương trình sau: HVTH: Đặng Quốc Cường - 83- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 4.4: Thuật tốn giải hệ phương trình vi phân Sau dùng Matlab giải hệ phương trình vi phân ta đồ thị sau: Hình 4.5: Đặc tính động lực học hệ thống phanh rơ-mc ba cầu Hình 4.5 đặc tính động lực học dẫn động phanh rơ-mc ba cầu, đường cong màu đỏ ứng với mạch dẫn động phanh cầu trước rơ-moóc, đường cong màu xanh ứng với mạch dẫn động phanh hai cầu sau rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 84- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Kết đồ thị cho thấy, phanh rơ-mc, có khơng đồng cầu trước hai cầu sau rơ-moóc, cụ thể, phanh cầu trước rơ-mc có tác dụng phanh trước cịn hai cầu sau có tác dụng chậm chút Nếu để xảy tình trạng không đồng cầu trước cầu sau rơ-mc làm cho rơmc ổn định phanh gấp, cần phải khắc phục tình trạng Có nhiều phương án giải để khắc phục tình trạng khơng đồng phanh như: bố trí cụm van; sử dụng van tăng tốc; chọn đường kính, chiều dài đường ống dẫn… Tuy nhiên, phương án giải đơn giản thay đổi đường kính ống dẫn, cụ thể thay đổi đường kính ống điều khiển cầu sau rơ-moóc từ 0,9.10-2 (m) xuống 0,8.10-2 (m) Khi thay đổi đường kính đường ống điều khiển cầu sau rơ-mc hệ số lưu thơng 𝜇𝑓 thay đổi, tra lại hệ số lưu lượng 𝜇 hình 3.4 dùng phần mềm Matlab để tính tốn ta dược đặc tính động lực học phanh rơ-mc sau: Hình 4.6: Đặc tính động lực học phanh rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 85- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ Từ đồ thị hình 4.6 ta thấy rằng, thay đổi đường kính ống điều khiển cầu sau tính đồng cầu trước cầu sau cải thiện đáng kể.Đường cong màu xanh gần trùng với đường cong màu đỏ Vậy, tính tốn thiết kế hệ thống phanh rơ-mc nhiều cầu, ngồi việc lựa chọn cụm van, bố trí cụm van vị trí tối ưu, ta cịn phải lựa chọn đường kính đường ống dẫn cách hợp lý để đạt hiệu phanh cao đảm bảo đồng phanh cầu Ngồi ra, ta cịn phải quan tâm đến đồng phanh xe kéo rơ-moóc để nâng cao định phanh xe kéo rơ-moóc HVTH: Đặng Quốc Cường - 86- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ CHƢƠNG KẾT LUẬN 5.1 Kết nghiên cứu: Sau thời gian tìm hiểu nghiên cứu phương pháp mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén dựa phương pháp mơ hình hóa, hướng dẫn tận tình TS Nguyễn Nước, quan tâm giúp đỡ thầy cô, bạn bè với nỗ lực thân, tơi hồn thành luận văn thời gian quy định đạt số kết sau: - Tìm hiểu, nghiên cứu tài liệu kết nghiên cứu ngồi nước liên quan đến đề tài, từ xác định phương pháp nghiên cứu, hướng nghiên cứu đề tài luận văn - Nghiên cứu sở lý thuyết phương pháp mơ hình hóa, từ sở lý thuyết này, ta mơ hình hóa đường ống, cụm van hệ thống phanh khí nén - Xây dựng phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén phương pháp mơ hình hóa, phương pháp tính gồm ba bước:  Mơ hình hóa phận mạch dẫn động phanh khí nén thành khâu D-E  Thiết lập phương trình vi phân khâu  Dùng phần mềm Matlab để giải phương trình vi phân, từ xác định đặc tính động lực học phanh - Ứng dụng phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén cho mạch dẫn động phanh cụ thể, mạch dẫn động phanh khí nén rơ-mc ba cầu đưa phương pháp hiệu chỉnh (khi cần thiết) Nội dung luận văn tài liệu mang tính hệ thống, đầy đủ, áp dụng vào thực tế để tính tốn động lực học dẫn động hệ thống phanh khí HVTH: Đặng Quốc Cường - 87- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ nén Do thời gian có hạn nên đề tài mang tính lý thuyết, chưa có mơ hình thực tế để kiểm nghiệm phương pháp tính tốn 5.2 Hƣớng phát triển: Do hạn chế mặc thời gian kinh phí nên đề tài dừng lại việc nghiên cứu lý thuyết phương pháp tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén.Trong tương lai, có điều kiện phát triển thêm đề tài mở rộng theo hướng: - Xây dựng mô hình thực tế để tính tốn kiểm nghiệm độ xác phương pháp tính tốn, đánh giá sai số tính tốn lý thuyết thực nghiệm, từ tìm hệ số thực nghiệm để đưa phương pháp tính tốn vào ứng dụng thực tế - Sử dụng phương pháp mơ hình hóa để tính tốn mạch dẫn động phanh khí nén phức tạp hệ thống phanh khí nén có sử dụng van điện từ, hệ thống phanh khí nén có sử dụng ABS, ASR… HVTH: Đặng Quốc Cường - 88- GVHD: TS Nguyễn Nước LUẬN VĂN THẠC SĨ TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Khắc Trai, Cấu tạo gầm tơ tải, xe buýt, NXB GTVT, 2007 [2] TS Nguyễn Nước, Lý thuyết ô tô, NXB Giáo Dục, 2001 [3] N.F Metlyuk, V.P Avtushko, Dynamics of pneumatic and hydraulic drive cars, Machinery, Moscow 1980 [4] Air brake hand book, Bendix Commercial Vehicle Systems LLC, 2004 [5] Alexander Kramskoy, Improvement of calculation and dynamics air brake on vehiclesKharkiv State road - Transport University, 2006 [6] A.L Bondarenko, The mathematical models of pneumatic brake drive of car of КrAZ-6510 Ukraina – 2008 [7] S.I Poseur, GS.TS L.O Red, GS.TS A.N Krasyuk, Mathematical model of electronic circuit - pneumatic brakeactuators with proportional modulators, Moscow, tháng năm 2009 [8] Zbigniew Kulesza, Franciszek Siemieniako, Modeling the air brake system equipped with the brake and relay valves,Bialystok University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Department of Automatics and Robotics, Ba lan, 2010 [9] Miatluk M, Kaminski Z: Brake systems of road vehiclescalculations Wyd.Politechniki Białostockiej, Białystok 2005 [10] Gertz E.V Dynamics of pneumatic systems of machines Moscow, Mashinostroyeniye, 1985 [11] Subramanian S.C., Darbha S., Rajagopal K.R.: Modeling the pneumatic subsystem of a S–cam air brake system Report SWUTC/03/167108–1, Texas Transportation Institute, Texas 2003 [12]B W Anderson, The Analysis and Design of Pneumatic Systems, New York: John Wiley & Sons, Inc., 1967 [13] Lê Thành Sơn, Matlab Simulink điều khiển tự động, ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Hưng Yên, 2008 HVTH: Đặng Quốc Cường - 89- GVHD: TS Nguyễn Nước S K L 0 ... tính tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ- móoc nhiều cầu 1.4.2 Đối tƣợng nghiên cứu  Lý thuyết hệ thống phanh khí nén tơ  Các định luật khí nén  Động lực học dẫn động phanh khí nén  Lý... tốn động lực học dẫn động phanh khí nén rơ- mc nhiều cầu 78 4.1 Giới thiệu chung hệ thống phanh khí nén rơ- mc 78 4.2 Sơ đồ mạch dẫn động phanh khí nén rơ- móoc nhiều cầu điển hình. ..  Nghiên cứu động lực học dẫn động phanh khí nén 1.4.3.2 Nghiên cứu phƣơng pháp mơ hình hóa dẫn động phanh khí nén  Các giả thiết để áp dụng phương pháp mơ hình hóa  Mơ hình hóa dẫn động phanh