3. NHIỆM VỤ NGHIÊN CỨU
4.1.LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN VÀ PHƯƠNG PHÁP KHẢO SÁT
4.1.1. Lựa chọn các phương án khảo sát
để ựánh giá chất lượng phanh thường người ta sử dụng các chỉ tiêu sau:
- Gia tốc phanh cực ựại jmax
- Quãng ựường phanh nhỏ nhất Smin
- Thời gian phanh nhỏ nhất tpmin
- Lực phanh cực ựai và lực phanh riêng
Tùy thuộc vào mục ựắch và phương pháp nghiên cứu, không nhất thiết phải sử dụng hết các chỉ tiêu trên nhưng cần phải lựa chọn những chỉ tiêu nào cho phù hợp, dễ ựánh giá.
Trong luận văn này chỉ sử dụng ba chỉ tiêu là jmax, Smin và tpmin . Ngoài ra có xem xét ựến sự dao ựộng của liên hợp máy trong quá trình phanh vì các dao ựộng ảnh hưởng ựến ựộ êm dịu chuyển ựộng và an toàn cho người và hàng hóa (vắ dụ cây giống, sản phẩm nông nghiệp dễ bị dập nát ....).
Có nhiều yếu tố ảnh hưởng ựến hiệu quả phanh, song do hạn chế về thời gian và ựiều kiện nghiên cứu nên chúng tôi chỉ lựa chọn một số phương án khảo sát sau ựây:
1- Ảnh hưởng vận tốc ban ựầu ựến hiệu quả phanh.
2- Ảnh hưởng của tải trọng chuyên chở ựến sự phân bố lại tải trọng trên các cầu và lực phanh cực ựại.
3- Ảnh hưởng của hệ số bám ựến hiệu quả phanh.
4- Ảnh hưởng của tốc ựộ ựạp phanh của người ựiều khiển.
4.1.2. Xây dựng thuật giải và chương trình tắnh toán
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 51
pháp khác nhau. Trong luận văn này, chúng tôi sử dụng phương pháp giải gần ựúng Runge-Kutta 4 với sự hỗ trợ của phần mềm Matlab.
Các tham số ựầu vào mô hình là các hằng số trong hệ phương trình (3.21) ựã ựược giải thắch ở chương 3.
Các thông số gây ảnh hưởng ựến hiệu quả phanh cần khảo sát là: vận tốc ban ựầu V0, tải trọng chuyên chở Q, hệ số bám của bánh xe với mặt ựường ψ, thời gian ựạp hết hành trình phanh Tdap (thể hiện tốc ựộ tăng lực phanh).
Các chỉ tiêu dùng ựể ựánh giá quy luật và mức ựộ ảnh hưởng của các thông số ựến hiệu quả phanh là: gia tốc phanh cực ựại jmax , quãng ựường phanh ựến khi dừng Sp và thời gian phanh Tp.
Ngoài ra yêu cầu chương trình phải ựáp ứng ựược việc khảo sát quy luật và mức ựộ ảnh hưởng của một số thông số ựến sự phân bố lại tải trọng pháp tuyến Z1, Z2 và lực bám Pϕ1, Pϕ2 tương ứng trên cầu sau máy kéo và cầu mooc.
Trên cơ sở các mục tiêu ựã ựặt ra và các phương án ựã lựa chọn, chúng tôi ựã lập trình bằng ngôn ngữ Matlab và ựã khảo sát ựược một số phương án. Văn bản chương trình ựược trình bày ở phần Phụ lục.
4.2. MỘT SỐ KẾT QUẢ KHẢO SÁT 4.2.1. đặc tắnh của quá trình phanh 4.2.1. đặc tắnh của quá trình phanh
đặc tắnh của quá trình phanh là ựồ thị quan hệ giữa các chỉ tiêu phanh và thời gian phanh.
Trên hình 4.1 là dạng ựồ thị quan hệ của vận tốc V, quãng ựường dịch chuyển Sp và gia tốc phanh jx khi ựiều kiện khảo sát: Tải trọng chuyên chở Q= 2000 kG; V0= 15 km/h; hệ số bám cầu sau máy kéo ϕk=0.7; hệ số bám cầu mooc ϕm = 0.6; hệ số tăng lực phanh máy kéo k= 1.44; hệ số tăng lực phanh của rơ mooc k2= 1.2.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 52
Trên ựồ thị còn thể hiện các giá trị ựặc trưng: Thời gian phanh Tp= 1.357 s; Gia tốc phanh cực ựại jmax= -4.5928 m/s2; Quãng ựường phanh Sp=3.4768 m.
Cũng cùng ựiều kiện khảo sát như trên, chương trình Matlab còn có thể trắch ra một số kết quả khác ở dạng ựồ thị hoặc ở dạng bảng biểu.
Trên hình 4.2 là ựồ thị biến thiên lực phanh máy kéo Ppk , lực phanh rơ mooc Ppm.
Trên hình 4.3 là ựồ thị biến thiên các thành phần phản lực pháp tuyến tác dụng lên cầu trước Zn, cầu sau máy kéo Zk , cầu mooc Zm.
Hình 4.1. đặc tắnh phanh liên hợp máy kéo Shibaura 3000A khi kéo rơ mooc một trục RH 3000
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 53 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Qua hình 4.3 cho thấy: Trong quá trình phanh, phản lực pháp tuyến Zn
tăng, còn các phản lực Zk , Zm ựều giảm. điều này có thể giải thắch là do lực quán tắnh theo phương chuyển ựộng Pjx gây ra sự phân bố lại các phản lực theo phương thẳng ựứng. Sau khi kết thúc phanh (máy ựã dừng hẳn) nhưng máy vẫn còn dao ựộng thẳng ựứng do tắnh chất ựàn hồi có cản nhớt của các lốp xe. Quá trình này là quá trình dao ựộng tắt dần.
Hình 4.2. đặc tắnh biến thiên lực phanh máy kéo Ppk và lực phanh rơ mooc Ppm
Hình 4.3. Sự thay ựổi của các phản lực pháp tuyến trên các cầu của liên hợp máy
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 54
Sự giảm phản lực pháp tuyến Zk và Zm sẽ làm giảm lực bám của các bánh xe ựược lắp phanh và do ựó sẽ gây ảnh hưởng xấu ựến hiệu quả phanh. Vì thế nếu tắnh toán lực phanh theo lực bám Ppmax= Pϕ = ϕZp = const (khi tắnh toán ựơn giản) sẽ lớn hơn so với bản chất thật của nó.
đề cập ựến vấn ựề êm dịu chuyển ựộng khi phanh. Trong quá trình phanh gia tốc phanh sẽ gây ảnh hưởng lớn nhất ựến người lái và các loại hàng hóa dễ bị hư hỏng do va ựập cơ học như cây giống, các loại rau, hoa .... Ngoài ra các dao ựộng thẳng ựứng z&& và sự xoay thân xe (vắ dụ hình 4.4) cũng ựồng tác dụng xấu ựến sự chuyển ựộng êm dịu và tắnh an toàn của liên hợp máy.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 55
4.2.2. Ảnh hưởng của vận tốc ban ựầu ựến hiệu quả phanh
Trên hình 4.5 là kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của vận tốc ban ựầu V0 ựến hiệu quả phanh với ựiều kiện khảo sát: Q= 2000 kG; ϕk = 0.8; ϕm= 0.7; k1=4; k2= 2; V0 = 10; 13; 16 km/h. Vận tốc tối ựa có thể của máy kéo Shibaura 3000 A là 17 km/h, do vậy khi khảo sát Vmax< 17 km/h.
Hình 4.4. Biến thiên trọng tâm máy kéo z1 và trọng tâm mooc z2 , góc xoay thân máy kéo ϕϕϕϕ1 và khung mooc ϕϕϕϕ2
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 56
Qua kết quả trên cho thấy: Các ựường vận tốc và ựường quãng ựường dịch chuyển trong quá trình phanh khi phanh với các vận tốc ban ựầu V0 khác nhau có quy luật giống nhau nhưng không trùng nhau. Vận tốc V0 càng lớn thì thời gian phanh dừng hẳn Tp và quãng ựường phanh Sp càng tăng. Riêng ựường cong gia tốc phanh jx ứng với các V0 khác nhau ựều trùng nhau, chỉ khác là vận tốc V0 càng lớn thì jxmax càng lớn. Các chỉ tiêu ựánh giá quá trình phanh thể hiện trên bảng 4.1.
Bảng 4.1. Ảnh hưởng của vận tốc ban ựầu ựến hiệu quả phanh
V(km/h) Tp(s) Sp (m) jxmax
10 0.704 1.160 -5.237 13 0.858 1.811 -5.647 16 1.000 2.585 -6.045
Trên hình 4.6 thể hiện các ựồ thị liên quan ựến các thông số ảnh hưởng ựến tắnh êm dịu chuyển ựộng của liên hợp máy. Qua ựó cho thấy sự khác nhau vận tốc ban ựầu V0 biến thiên trong khoảng 10 ọ 16 không gây ảnh hưởng lớn ựến quá trình dao ựộng thẳng ựứng z1 , z2 và dao ựộng xoay quanh trong tâm ϕ1, ϕ2 .
Hình 4.5. Ảnh hưởng của vận tốc ban ựầu V0 ựến hiệu quả phanh
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 57
4.2.3. Ảnh hưởng của tốc ựộ tăng lực phanh ựến hiệu quả phanh
Lực phanh của máy kéo và rơ mooc ựược tắnh theo công thức (3.12) và (3.14). để ựơn giản ựã bỏ lực cản lăn vì thực tế lực cản lăn nhỏ hơn lực phanh nhiều : 1( 1) (1 k t t ) pk k k P =ϕ Z −e − 2( 1) (1 k t t ) pm m m P =ϕ Z −e −
Zk − Phản lực pháp tuyến trên cầu sau máy kéo.
Pϕκ − Lực bám của cầu sau máy kéo : Pϕκ = ϕkZk ϕk − Hệ số bám của các ánh xe cầu sau máy kéo.
k1 − Hệ số tăng lực phanh.
t1 − Thời gian chậm tác dụng của phanh máy kéo.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 58
t − Thời gian phanh liên hợp máy. Pm − Lực phanh của cầu mooc.
Zm − Phản lực pháp tuyến trên cầu mooc.
Pϕm − Lực bám của cầu mooc : Pϕm = ϕmZm ϕm − Hệ số bám của cầu mooc.
k2 − Hệ số tăng lực phanh cầu mooc. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
t2 − Thời gian chậm tác dụng của phanh cầu mooc. t − Thời gian phanh liên hợp máy .
Như vậy tốc ựộ tăng lực phanh của liên hợp máy sẽ phụ thuộc k1, k2 . Ý nghĩa của các thông số này là tương ựương với việc người lái xe ựạp nhanh hay chậm lên bàn ựạp phanh.
Sự ảnh hưởng của hai thông số này ựến hiệu quả phanh ựược minh họa thông qua một vắ dụ khảo sát thể hiện trên hình 4.7. Các ựiều kiện khảo sát là: Q = 2000 kG; V0 = 16 km/h; ϕk = 0.7; ϕm= 0.6; k2= [ 0.5; 2; 5; 10]; k1= 2.k2;
Ở ựây cần lưu ý rằng, khi kéo rơ mooc một trục, tải trọng Q sẽ phân bố một phần ∆Q trên cầu sau máy kéo làm tăng phản lực pháp truyến Zk và nhờ ựó làm tăng lực bám Pϕk . Vì thế ựể khai thác tốt hơn lực bám của máy kéo nên chọn k1> k2 , k1= λ k2 . Ở ựây chọn λ=2 hệ số λ còn gọi là hệ số liên ựộng hay hệ số liên kết giữa phanh máy kéo và phanh rơ mooc. Tuy nhiên, chọn giá trị hệ số λ như thế nào cho hợp lý lại là một vấn ựề cần nghiên cứu.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 59
Hình 4.7. Ảnh hưởng tốc ựộ tăng lực phanh ựến hiệu quả phanh
tăng k1
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 60
Các kết quả trên hình 4.7 thể hiện quy luật ảnh hưởng của các hệ số k1, k2 ựến sự tăng lực phanh theo thời gian phanh: k1, k2 càng lớn tương ứng với các ựường Ppk, Ppm có ựộ dốc tăng nhanh hơn ở giai ựoạn ựầu của quá trình phanh. Hệ quả của nó là làm cho các chỉ tiêu phanh Tp, Sp, jmax ựều ựạt tốt hơn. Các giá trị cụ thể thể hiện trên bảng 4.2.
Bảng 4.2. Ảnh hưởng tốc ựộ tăng lực phanh ựến hiệu quả phanh
k2 k1=2k1 Tp(s) Sp(m) jxmax
0.5 1.0 2.033 5.741 -3.660 2.0 4.0 1.236 3.311 -5.126 5.0 10.0 0.992 2.492 -5.569 10.0 20.0 0.901 2.140 -5.601
Trên hình 4.8 là kết quả khảo sát ảnh hưởng của các hệ số k1, k2 ựến ựộ êm dịu chuyển ựộng của liên hợp máy với cùng ựiều kiện là Q = 2000 kG; V0
= 16 km/h; ϕk = 0.7; ϕm= 0.6; k2= [0.5; 2; 5; 10]; k1= 2.k2. Các kết quả cho thấy:
− Khi các hệ số k1, k2 còn tương ựối nhỏ thì ảnh hưởng của chúng ựến các chỉ tiêu ựánh giá hiệu quả phanh (Tp, Sp , jxmax) rất rõ nét. Nhưng khi tăng từ 5 ựến 10 thì các chỉ tiêu này thay ựổi không ựáng kể. điều này gợi cho ta thấy không thật cần thiết phải phanh thật gấp.
− Tốc ựộ tăng lực phanh (thông qua các hệ số k1 và k2) ảnh hưởng lớn ựến các chỉ tiêu ựánh giá hiệu quả phanh và các dao ựộng của trọng tâm máy kéo và trọng tâm rơ mooc. Khi k1, k2 nhỏ (vắ dụ k2= 0.5), lực phanh tăng chậm và quá trình phanh hầu như không xẩy ra dao ựộng thẳng ựứng và dao ựộng góc. Nhưng khi tăng k1, k2 từ 2 ựến 10 thì xuất hiện các dao ựộng với biên ựộ cực ựại tăng rất nhanh (xuất hiện ở nhịp ựầu tiên). Như vậy là k1, k2
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 61
4.2.4. Ảnh hưởng của hệ số bám ựến hiệu quả phanh
Hệ số bám là thông số ảnh hưởng lớn ựến khả năng kéo bám và khả năng phanh của các phương tiện chuyển ựộng trên mặt ựường. Hệ số này phụ thuộc vào loại ựường , kết cấu và tình trạng kỹ thuật của lốp.
Trên hình 4.9 là kết quả khảo sát sự ảnh hưởng của hệ số bám ựến quá trình phanh liên hợp máy. điều kiện khảo sát: Q = 2000 kG; V0 = 16 km/h; k1= 4; k2= 2; ϕk = ϕm = [ 0.5 0.7; 0.8].
Hình 4.8.
Ảnh hưởng của tốc tăng lực phanh (k1, k2) ựến hiệu quả phanh và ựộ êm dịu chuyển
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 62
Hình 4.9. Ảnh hưởng của hệ số bám ựến hiệu quả phanh
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 63
Qua kết quả ở ựồ thị hình 4.9 cho thấy hệ số bám ắt ảnh hưởng ựến dáng ựiệu của các ựường cong nhưng ảnh lớn ựến các giá trị cực ựại của các lực phanh của lực phanh, thể hiện trên bảng 4.3.
Bảng 4.3. Ảnh hưởng hệ số bám ựến hiệu quả phanh
Hệ số bám ϕk Hệ số bám ϕm Tp (s) Sp(m) jxmax(m/s2) 0.5 0.5 1.349 3.457 -4.155 0.7 0.7 1.064 2.758 -5.621 0.8 0.8 0.974 2.527 -6.213 (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
4.3. KẾT LUẬN CHƯƠNG 4
Trong chương này ựã xây dựng ựược thuật giải và chương trình máy tắnh bằng ngôn ngữ Matlab ựể làm công cụ khảo sát sự ảnh hưởng của một số yếu tố sử dụng ựến hiệu quả phanh và ựộ êm dịu chuyển ựộng trong quá trình phanh. Các kết quả khảo sát cho thấy:
− Sự ảnh hưởng của vận tốc ban ựầu V0 gây ảnh hưởng lớn ựến hiệu quả phanh. Vận tốc V0 càng lớn thì thời gian phanh Tp, quãng ựường phanh Sp, gia tốc cực ựại jmax ựều tăng. Vận tốc V0 cũng ảnh hưởng tắnh êm dịu chuyển ựộng ựộng trong quá trình phanh nhưng không thể hiện khác biệt trong khoảng thay ựổi vận tốc 10 ọ 16 km/h, mà chỉ thấy ảnh hưởng khác biệt rõ nét khi xe ựã dừng chạy nhưng còn tồn tại các dao ựộng thẳng ựứng và dao ựộng xoay quanh trọng tâm.
− Ảnh hưởng của các hệ số tăng lực phanh k1, k2 ựến hiệu quả phanh và ựộ êm dịu chuyển ựộng là lớn và phân biệt rõ nét khi thay ựổi các giá trị của k1, k2 khác nhau.
− Hệ số bám là thông số ảnh hưởng lớn ựến hiệu quả phanh. Trong khoảng ϕ = 0.5 ọ 0.8 (thường hay gặp ở các ựường vận chuyên nông lâm nghiệp), các chỉ tiêu ựánh giá quá trình phanh cũng thể hiện khác biệt rõ ràng.
Trường đại học Nông Nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ khoa học kỹ thuật ẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦẦ.. 64
KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ
1. KẾT LUẬN CHUNG
Luận văn ựã thực hiện ựược các mục tiêu ựặt ra với các kết quả chắnh sau ựây:
1- đã xây dựng ựược mô hình ựộng lực học quá trình phanh ở dạng mô hình phẳng trong mặt phẳng thẳng ựứng cho liên hợp máy Shibaura 3000A với rơ mooc một trục. Trong ựó ựã tắnh ựến sự ảnh hưởng của tắnh chất ựàn hồi của lốp xe ựến dao ựộng của liên hợp máy và các chỉ tiêu ựánh giá quá trình phanh. đây là một ựiểm mới so với một số tác giả trước ựây cũng nghiên cứu về loại liên hợp máy này.
2- đã xây dựng ựược thuật giải chương trình bằng ngôn ngữ Matslab ựể giải bài toán mô hình và khảo sát một số yếu tố sử dụng ựến các chỉ tiêu ựánh giá quá trình phanh và tắnh chuyển ựộng êm dịu khi phanh:
− Ảnh hưởng của vận tốc ban ựầu V0 .
− Ảnh hưởng của tốc ựộ tăng lực phanh thông qua các hệ số k1, k2 . − Ảnh hưởng của hệ số bám ϕk, ϕm .
Các kết quả cho thấy sự ảnh hưởng của các thông số này là rất ựáng kể