Khi nghiên cứu trong phịng thí nghiệm người ta có thể tạo ra dao động bằng phương pháp sau [27]:
- Ghìm chặt vỏ ơ tơ xuống sâu sau đó thả đột ngột để vỏ ơ tô dao động; - Nâng tồn bộ ơ tơ lên độ cao khoảng 50 - 60mm bằng bệ chuyên dùng và thả đột ngột ô tô;
- Ơ tơ đứng trên mặt phẳng dao động theo chu kỳ nhờ cơ cấu biên tay quay;
- Đặt bánh xe ô tô trên trống quay lệch tâm hoặc trên trống có các gờ lồi;
- Đặt bánh xe ô tô trên băng chuyển động có các độ nhấp nhô khác nhau.
Khi dùng các bệ thiết kế theo các phương pháp nói trên người ta ghi chuyển dịch và gia tốc của các bộ phận ô tô nhờ các dụng cụ tự ghi.
Việc nghiên cứu dao động ơ tơ có thể tiến hành trên các băng thử khác nhau. Trên hình 2.1 trình bày sơ đồ bệ thử dao động ô tô loại băng chuyển
động [25]. Ơ tơ được giữ trên bệ thử bằng dây cáp. Các bánh xe của ô tô được đặt trên băng chuyển động 2, trên băng có ụ nhấp nhơ 1, khi ụ nhấp nhô 1 chạm vào các bánh xe trước hoặc các bánh xe sau sẽ gây lên dao động cho ô tô. Dao động này được ghi lại trên cuộn băng giấy 4 được dẫn động bằng động cơ điện 3. Ngoài ra nhờ các cảm biến khác ta có thể ghi được gia tốc và tốc độ dao động.
Trên hình 2.2. trình bày sơ đồ nguyên lý của băng thử với bộ rung kiểu thủy lực điện từ [25].
Hình 2.2. Sơ đồ nguyên lý bệ thử dao động ô tô kiểu thủy lực điện từ [27]
Trên hình 2.3 trình bày các đường cong dao động được ghi trên bệ thử. Từ các đường cong này ta có thể xác định được chu kỳ dao động T của vỏ ô tô ( phần được treo) và Tbx của các bánh xe, xác định các chuyển dịch z1, z2 và z3. Từ các thơng số này có thể xác định tần số dao động và độ tắt dần của dao động.
1. Các bánh xe trước; 2. Vỏ ô tô nằm trên các bánh xe trước; 3. Các bánh xe sau; 4. Vỏ ô tô nằm trên các bánh xe sau.
Nếu dùng các cảm biến gia tốc ta có thể ghi các gia tốc của các điểm và từ đó phân tích được tác động của các thơng số dao động đến con người và hàng hóa.
Ngồi ra trong phịng thí nghiệm tùy theo mục tiêu nghiên cứu có thể tiến hành các thí nghiệm dao động khác nhau như xác định độ lắc ngang,
Hình 2.4. Thí nghiệm xác định độ lắc ngang của ô tô [27] b. Nghiên cứu dao động của ơ tơ bằng thực nghiệm trên đường
Khi thí nghiệm trên đường để xác định độ êm dịu chuyển động của ô tô, người ta đo gia tốc thẳng đứng và gia tốc ngang, đo các chuyển dịch thẳng đứng của vỏ và bánh xe ô tô.
Gia tốc của vỏ ô tô được ghi nhờ các gia tốc kế đặt ở các điểm khác nhau như ghế ngồi, sàn xe… Gia tốc góc của vỏ ơ tơ được ghi bằng các dụng cụ loại con quay. Chuyển dịch của vỏ ô tơ được ghi bằng cách quay phim khi thí nghiệm hoặc bằng cách chụp ảnh các điểm phát sáng được gắn trên ơ tơ.
Thí nghiệm được tiến hành cả khi đầy tải và khi không tải, riêng đối với ô tô du lịch thường chỉ tiến hành khi đầy tải. Độ êm dịu chuyển động của ô tô được xác định trên ba loại đường: tốt, xấu và trung bình.
Tốc độ chuyển động của ô tô khi thí nghiệm được chọn tùy theo loại đường. Thí dụ đối với ơ tơ du lịch dung tích nhỏ chạy trên đường nhựa tốt tốc
độ có thể đạt 50; 70 và 90km/h và đối với xe khách từ 30 - 90km/h, còn khi chạy trên đường nhựa xấu đã bị hư hỏng thì tốc độ đối với xe du lịch dung tích nhỏ là 30; 45; 60 và 75km/h, còn đối với xe khách và xe tải là 40; 45 và 60 km/h.
Đối với đường đất xấu tốc độ thí nghiệm chỉ ở 10; 20 và 30 km/h. Chiều dài đoạn đường thí nghiệm đối với đường nhựa tốt thường là 1000m còn đối với các loại đường xấu hơn có tốc độ thấp chiều dài đoạn đường thí nghiệm có thể chọn 700; 500 và 250m.
2.1.2. Phương pháp mô phỏng nghiên cứu dao động ô tô
Mô phỏng là phương pháp mơ hình hóa dựa trên việc xây dựng mơ hình số và dùng phương pháp số để tìm các lời giải. Đây là phương pháp hữu hiệu để nghiên cứu đối tượng, nhận biết các quá trình, các quy luật trong tự nhiên cũng như trong kỹ thuật. Ngày nay, với sự trợ giúp đắc lực của khoa học máy tính người ta đã phát triển các mơ hình hóa cho phép xây dựng các mơ hình ngày càng gần với đối tượng nghiên cứu. Đồng thời, việc thu nhận, xử lý thơng tin về mơ hình rất thuận tiện, nhanh chóng và chính xác. Chính vì vậy phương pháp mơ phỏng các vấn đề trong kỹ thuật đã phát triển và đang được áp dụng trong nhiều lĩnh vực hoạt động công nghiệp. Việc mô phỏng tốt giúp ta nắm rõ bản chất của vấn đề, thể hiện được các khả năng có thể xảy ra trong thực tế.
Khi mô phỏng dao động của ơ tơ có thể xem ơ tơ là một hệ cơ học nhiều vật bao gồm nhiều khối lượng như: thân vỏ, bánh xe, động cơ, hệ thống truyền lực... giữa chúng có mối liên hệ rất phức tạp với nhau thông qua các phần tử đàn hồi và giảm chấn. Tùy theo mục đích nghiên cứu có thể sử dụng hai phương pháp mơ phỏng sau đây để nghiên cứu dao động ô tô [1, 5, 7, 13, 22, 23]:
- Mô phỏng thơng qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ;
- Mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết. Sơ đồ hai phương pháp này trình bày trên hình 2.5
a) b)
Hình 2.5. Sơ đồ các phương pháp mô phỏng
a. Mô phỏng thông qua xây dựng hệ phương trình vi phân b. Mơ phỏng thơng qua mơ tả vật và liên kết