Khảo sát sự ảnh h−ởng của góc dốc mặt đ−ờng đến hiệu quả phanh liên

4. Xây dựng mô hình toán học nghiên cứu động lực

4.3.3. Khảo sát sự ảnh h−ởng của góc dốc mặt đ−ờng đến hiệu quả phanh liên

- So sánh giữa các tr−ờng hợp để tìm ra tr−ờng hợp đ−ợc coi là nguy hiểm; - Xác định chế độ vận tốc bắt đầu phanh an toàn cho liên hợp máy.

4.3.3. Khảo sát sự ảnh h−ởng của góc dốc mặt đ−ờng đến hiệu quả phanh liên hợp máy liên hợp máy

Các thông số đầu vào:

- Các thông số kết cấu của máy kéo MTZ - 80 và các thông số của rơ moóc 2PTS - 4M: a, b, h_k, h_m, h_D, L_a, L_b, L, L_m, G_k, G_m, R_b, J_X v.v.

- Các thông số liên quan đến mặt đ−ờng: ϕ_X, độ dốc của đ−ờng α v.v. - Điều kiện đầu của bài toán: trong tr−ờng hợp này, đề tài khảo sát các thông số động lực học của liên hợp máy, khi chuyển động trên đ−ờng có hệ số bám của bánh xe máy kéo ϕ_mk = 0,6; hệ số bám của bánh xe rơ moóc ϕ_m = 0,55; vận tốc bắt đầu phanh V₀ = 20 km/h; hệ số tăng lực phanh máy kéo k_pmk = 20000 N/s; hệ số tăng lực phanh rơ moóc k_pm = 25000 N/s. Cơ cấu phanh rơ moóc tác động tr−ớc cơ cấu phanh máy kéo (∆t < 0).

Thông số thay đổi là góc dốc của đ−ờng α =150; α = 200.

*Mục đích của việc khảo sát là:

- Đánh giá sự ảnh h−ởng góc dốc của đ−ờng đến qu8ng đ−ờng phanh và gia tốc chậm dần khi phanh liên hợp máy;

- So sánh giữa các tr−ờng hợp thay đổi góc dốc, để thấy đ−ợc ảnh h−ởng của góc dốc làm cho liên hợp máy có qu8ng đ−ờng phanh quá dài không đảm bảo an toàn chuyển động cho liên hợp máy.

- Từ các kết quả tìm đ−ợc, giúp ng−ời vận hành biết đ−ợc góc dốc nguy hiểm để có biện pháp khi phanh trên đ−ờng có độ dốc lớn.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------70

4.3.4. Khảo sát ảnh h−ởng của hệ số bám ϕϕϕϕ đến hiệu quả quá trình phanh liên hợp máy

Các thông số đầu vào:

- Các thông số kết cấu của máy kéo MTZ - 80 và các thông số của rơ moóc 2PTS - 4M: a, b, h_k, h_m, h_D, L_a, L_b, L, L_m, G_k, G_m, R_b, J_X v.v.

- Các thông số liên quan đến mặt đ−ờng: độ dốc của đ−ờng α v.v. - Điều kiện đầu của bài toán: trong tr−ờng hợp này, đề tài khảo sát các thông số động lực học của liên hợp máy, khi chuyển động trên đ−ờng có vận tốc bắt đầu phanh V₀ = 20 km/h; hệ số tăng lực phanh máy kéo k_pmk = 20000 N/s; hệ số tăng lực phanh rơ moóc k_pm=25000 N/s; góc dốc của đ−ờng α =100. Cơ cấu phanh rơ moóc tác động tr−ớc cơ cấu phanh máy kéo (∆t < 0).

- Thông số thay đổi là hệ số bám ϕ_mk = 0,35; ϕ_m = 0,3 và ϕ_mk = 0,8; ϕ_m = 0,75.

*Mục đích của việc khảo sát là:

- Đánh giá sự ảnh h−ởng của hệ số bám đến qu8ng đ−ờng phanh và gia tốc chậm dần khi phanh liên hợp máy. Trên cơ sở kết quả tính toán sẽ thấy đ−ợc ảnh h−ởng của hệ số bám, để khi vận hành liên hợp máy cần có các biện pháp nh− giảm vận tốc chuyển động v.v để nâng cao an toàn chuyển động cho liên hợp máy.

Tất cả các ph−ơng án khảo trên đ−ợc giải trên máy vi tính, bằng ngôn ngữ lập trình Pascal, kết quả lấy ra ở dạng đồ thị và bảng số liệu.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------71

4.4. L−u đồ thuật giải

Hình 4.7. L−u đồ thuật giải khảo sát bài toán động lực học Giải hệ ph−ơng trình vi phân

của liên hợp máy (4.18)

Nhập số liệu đầu vào của liên hợp máy: G_k; G_m; h_k; h_m; t₁; t₂;V₀; k_P; α v.v.

Begin

Xác định lực, mô men và lập ph−ơng trình vi phân chuyển động cho liên hợp máy.

t = 0 Sai v_X≤0 Đúng t + ∆t Xác định gia tốc j; tích phân (4.20) để tìm vận tốc V; qu8ng đ−ờng S của liên hợp máy

Tính lực liên kết F ở khớp nối theo (4.23)

Tính phản lực động Z_ks của máy kéo theo (4.25)

Tính lực P_ϕk của máy kéo theo (4.28)

Vẽ đồ thị, in kết quả End

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------72

4.5. Kết luận phần 4

-Để xây dựng đ−ợc mô hình toán và lập ch−ơng trình tính toán khảo sát động lực học của quá trình phanh liên hợp máy. Kết quả trong phần 4 đề tài đ8 thực hiện đ−ợc các nội dung sau:

- Xác định các lực tác dụng vào liên hợp máy khi phanh trên đ−ờng dốc; - Xây dựng các công thức tính, xác định các phản lực trong các tr−ờng hợp khảo sát, đồng thời xây dựng quy luật biến đổi lực phanh và gia tốc chậm dần khi phanh liên hợp máy.

- Thiết lập hệ ph−ơng trình vi phân chuyển động của liên hợp máy, xây dựng các công thức tính toán, nhằm mục đích xây dựng một mô hình toán phù hợp, từ đó lập ch−ơng trình tính toán cho quá trình phanh liên hợp máy.

- Từ ch−ơng trình tính toán, xây dựng các ph−ơng án khảo sát để đánh giá kết quả. Việc đánh giá kết quả đ−ợc thực hiện ở phần 5.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------73

5. kết quả tính toán

5.1. ảnh h−ởng của sự chênh lệch về thời gian tác động của cơ cấu phanh máy kéo và cơ cấu phanh rơ moóc đến quá trình phanh máy kéo và cơ cấu phanh rơ moóc đến quá trình phanh

*Kết quả khảo sát:

Khi đ−a cùng một số liệu đầu vào của bài toán: hệ số bám của bánh xe máy kéo ϕ_mk = 0,6; hệ số bám của bánh xe rơ moóc ϕ_m = 0,55;vận tốc bắt đầu phanh V₀ = 20 km/h; hệ số tăng lực phanh k_pmk = 20000 N/s; k_pm=25000 N/s; góc dốc của đ−ờng α =100.

Khảo sát sự thay đổi về thời gian tác động của cơ cấu phanh đầu máy so với cơ cấu phanh rơ moóc thì nhận đ−ợc kết quả sau:

a) Khi hai cơ cấu phanh tác động đồng thời

Kết quả đ−ợc thể hiện trên hình 5.1, qu8ng đ−ờng phanh liên hợp máy là 10,9 m, gia tốc phanh j_Xmax = - 3,723 m/s2.

Hình 5.1. Kết quả khảo sát khi phanh máy kéo và rơ moóc tác động đồng thời b) Khi phanh máy kéo tác động tr−ớc (t_1K < t_1M)

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------74

Kết quả trên hình 5.2, qu8ng đ−ờng phanh liên hợp máy là 14,8 m, gia tốc phanh j_Xmax= -3,723 m/s2.

Hình 5.2. Kết quả khảo sát khi phanh máy kéo tác động tr−ớc (t_1K<t_1M) c) Khi phanh rơ moóc tác động tr−ớc (t_1K>t_1M)

Kết quả nhận đ−ợc trên hình 5.3, qu8ng đ−ờng phanh nhận đ−ợc là 12,8 m, gia tốc phanh j_Xmax = - 3,723 m/s2.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------75 *Nhận xét:

- Chất l−ợng qua trình phanh đ−ợc đánh giá bằng các chỉ tiêu: qu8ng đ−ờng phanh, gia tốc cực đại khi phanh và thời gian phanh. Do các thông số này có quan hệ tuyến tính với nhau nên ta dựa vào qu8ng đ−ờng phanh để đánh giá.

- Chất l−ợng quá trình phanh còn đ−ợc đánh giá bằng khả năng điều khiển của đầu máy, khả năng này đ−ợc đánh giá thông qua lực liên kết ở khớp móc. Nếu lực này là lực kéo, thì khả năng điều khiển là tốt nhất.

- Dựa vào đồ thị và bảng kết quả khi khảo sát trên đây ta có nhận xét sau: - Theo qu8ng đ−ờng phanh ta thấy khi ∆t = 0, S_X =10,9 m; ∆t > 0, S_X =14,8 m; ∆t < 0, S_X =12,8 m, nh− vậy ph−ơng án ∆t = 0 là tốt nhất vì có qu8ng đ−ờng phanh là ngắn nhất.

- Theo khả năng điều khiển, xét lực liên kết ở móc thì ph−ơng án ∆t < 0 là tốt nhất vì lúc này khi phanh, đầu máy luôn đ−ợc kéo một lực ở móc, do đó ngoài làm tăng tính ổn định khi phanh cho đầu máy, lực liên kết này còn làm tăng thêm Z_ks (theo công thức 4.25), và cuối cùng làm tăng thêm lực phanh cho đầu máy.

- Nh− vậy khi cho thay đổi thời gian tác động của cơ cấu phanh đầu máy và cơ cấu phanh rơ moóc sẽ tìm ra đ−ợc ph−ơng án cũng nh− thời điểm tác động của các cơ cấu phanh để hệ thống phanh liên hợp máy có hiệu quả phanh tối −u nhất. Từ đó có thể ứng dụng kết quả nghiên cứu vào thiết kế hệ thống phanh hay điều chỉnh hệ thống phanh trong thực tế sử dụng.

Vì vậy trong quá trình sử dụng, khi điều chỉnh hệ thống phanh cần điều chỉnh hành trình tác động của tổng phanh và điều chỉnh cơ cấu phanh bánh xe, để thời gian tác động của cơ cấu phanh đầu máy và cơ cấu phanh rơ moóc là đồng thời sẽ có hiệu quả phanh tốt nhất. Tuyệt đối không nên điều chỉnh để cơ cấu phanh đầu máy tác động tr−ớc. Vì tr−ờng hợp phanh máy kéo tr−ớc ta thấy qu8ng đ−ờng

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------76

phanh kéo dài và có lực đẩy của rơ moóc vào máy kéo lớn gây mất ổn định khi phanh liên hợp máy.

Trong thực tế th−ờng điều chỉnh để thời điểm tác động của cơ cấu phanh rơ moóc tr−ớc cơ cấu phanh máy kéo. Vì thời gian tác động đồng thời của các cơ cấu phanh chỉ có hiệu quả hơn khi phanh trên đ−ờng có độ dốc nhỏ hoặc trên đ−ờng bằng. Còn khi phanh trên đ−ờng có độ dốc lớn thì thành phần lực G_msinα

sẽ rất lớn, lực phanh máy kéo nhỏ nên khi rơ moóc đ−ợc phanh tr−ớc sẽ hạn chế đ−ợc sự tác động của lực đẩy rơ moóc vào đầu máy.

Nh− vậy khi chọn tối −u, ph−ơng án thay đổi thời gian tác động cơ cấu phanh rơ moóc tác động tr−ớc đ−ợc chọn để khảo sát các ph−ơng án tiếp theo.

Để khảo sát các yếu tố ảnh h−ởng khác đến động lực học quá trình phanh của liên hợp máy. Đề tài chọn 1 ph−ơng án thay đổi thời gian tác động của các cơ cấu phanh, đó là ph−ơng án 3, cơ cấu phanh rơ moóc tác động tr−ớc (∆t < 0).

5.2. ảnh h−ởng của vận tốc bắt đầu phanh V₀ đến quá trình phanh

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------77

Trong thực tế, liên hợp máy luôn phải làm việc ở các tốc độ khác nhau, vì vậy đề tài khảo sát thông số ảnh h−ởng là vận tốc bắt đầu phanh.

Khi thay đổi thông số vận tốc bắt đầu phanh lên 30 km/h. Các thông số còn lại: hệ số bám của các bánh xe máy kéo ϕ_mk = 0,6; hệ số bám của các bánh xe rơ moóc ϕ_m = 0,55; hệ số tăng lực phanh k_pmk = 20000 N/s; k_pm=25000 N/s; góc dốc của đ−ờng α =100, cơ cấu phanh rơ moóc tác động tr−ớc, nhận đ−ợc kết quả sau:

Qu8ng đ−ờng phanh S_X = 22 m; gia tốc phanh j_Xmax = - 3,732 m/s2. Đồ thị động lực học nhận đ−ợc trên hình 5.4.

*Nhận xét:

- Qua kết quả khảo sát nhận đ−ợc, so sánh với kết quả trên hình 5.3 đ8 khảo sát tr−ớc (vận tốc V₀ = 20 km/h; qu8ng đ−ờng phanh S_X = 12,8m). Khi vận tốc bắt đầu phanh liên hợp máy tăng lên sẽ làm cho qu8ng đ−ờng phanh tăng. Vận tốc liên hợp máy càng lớn (30 km/h), qu8ng đ−ờng phanh càng dài (22 m). Vì vậy trong quá trình vận hành liên hợp máy trên đ−ờng dốc, để đảm bảo an toàn chuyển động không nên cho liên hợp máy chuyển động với tốc độ cao.

5.3. ảnh h−ởng của độ dốc mặt đ−ờng đến quá trình phanh

- Khi thay đổi thông số khảo sát là độ dốc mặt đ−ờng theo các ph−ơng án 150; 200. Các thông số còn lại: hệ số bám của các bánh xe máy kéo ϕ_mk = 0,6; hệ số bám của các bánh xe rơ moóc ϕ_m = 0,55; hệ số tăng lực phanh k_pmk = 20000 N/s; k_pm=25000 N/s; nhận đ−ợc kết quả trên đồ thị sau:

- Thay đổi thông số góc dốc α =150, kết quả nhận đ−ợc trên hình 5.5 Qu8ng đ−ờng phanh đạt đ−ợc là 18,4 m, gia tốc phanh j_Xmax = - 2,538 m/s2.

- Khi thông số thay đổi α = 200, qu8ng đ−ờng phanh 33,5 m, gia tốc j_Xmax = - 1,334 m/s2, kết quả trên hình 5.6.

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------78

Hình 5.5. Kết quả khảo sát khi thay đổi góc dốc αααα = 150

Trường ðại học Nụng nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật --- ------79 *Nhận xét:

Kết quả khảo sát cho thấy khi góc dốc của đ−ờng tăng cao (20 độ) sẽ làm cho qu8ng đ−ờng phanh liên hợp máy quá dài (33,5 m), không đảm bảo an toàn cho liên hợp máy. Vì thành phần lực dốc (G_k + G_m)sinα của liên hợp máy sẽ rất lớn còn thành phần lực G_kcosα và G_mcosα nhỏ làm lực phanh của liên hợp máy giảm. Gia tốc chậm dần LHM giảm khi góc dốc của đ−ờng tăng.

Liên hợp máy còn không thể phanh đ−ợc khi góc dốc lớn. Vì vậy trong quá trình sử dụng và vận hành liên hợp máy, khi phanh trên dốc cao cần giảm vận tốc chuyển động của liên hợp máy. Đồng thời qua kết quả khảo sát cho thấy góc dốc cho phép để phanh liên hợp máy an toàn phải nhỏ hơn 150 đồng thời cần giảm vận tốc chuyển động của liên hợp máy.

5.4. ảnh h−ởng của hệ số bám ϕϕϕϕ đến quá trình phanh

Khi thay đổi thông số khảo sát là hệ số bám ϕ. Các thông số còn lại V₀