-Bộ cảm biến RoaDyn S650 sp
Là bộ cảm biến lực và mô men 6 thành phần tại bánh xe cho dịng xe SUV và xe tải nhẹ. Thơng số kỹ thuật của thiết bị nhƣ sau:
Hình 4. 10. Bộ cảm biến RoaDyn S650 sp [56]
Bảng 4. 7. Bảng Thông số kỹ thuật bộ cảm biến RoaDyn S650 sp
Thông số kỹ thuật Loại 9248A...
Giới hạn đo Fx –60 ... 60 kN Fy –36 ... 36 kN Fz –60 ... 60 kN Mx –7,5 ... 7,5 kN.m My –8,5 ... 8,5 kN.m Mz –7,5 ... 7,5 kN.m Đƣờng kính vành bánh xe 15 ... 22 Inch
- Thiết bị thu thập dữ liệu KiRoad Performance
Thiết bị thu thập dữ liệu KiRoad Performance hoạt động bằng nguồn điện một chiều 12V (nguồn một chiều 12V có thể chuyển đổi từ máy phát điện, ắc quy của ô tô hoặc bộ nguồn độc lập 220VAC).
Hình 4. 11. Bộ thu thập dữ liệu KiRoad Performance [57]
Bộ thu thập dữ liệu KiRoad Performance có chức năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến qua các kênh tín hiệu tƣơng tự và kênh số, xử lý tín hiệu để cho ra giá trị của các đại lƣợng vật lý thực thông qua phần mềm Kicenter đƣợc cài sẵn trên máy tính.
- Thiết bị đo góc Moore and Wright angle gauge
Có thể hiển thị giá trị các góc nghiêng tƣơng ứng, thơng số kỹ thuật cụ thể của thiết bị nhƣ sau:
+ Phạm vi đo 360º độ (4 x 90); + Độ phângiải 0,05º;
+ Độ chính xác +/- 0,2º; + Nguồn Pin 9V tiêu chuẩn;
Hình 4. 12. Thiết bịđo góc nghiêng Moore and Wright [58]
- Quy trình thử nghiệm xác định độ cứng ngang của lốp Điều kiện đầu vào đƣợc xác định nhƣ sau:
- Lốp thử nghiệm là lốp xe county: 7.00-16LT; - Góc lăn lệch bánh xe dẫn hƣớng : 0-10 độ; - Tải trọng lớn nhất (ghi trên lốp): 1550 kg; - Tốc độ của lốp: 30 km/h.
Thí nghiệm có các u cầu cơ bản: Các thiết bị thí nghiệm có thể thu thập các giá trị góc góc và lực ngang Fy, lực theo phƣơng thẳng đứng Zk.
Phƣơng thức tiến hành cụ thể. Bánh xe có thể quay với các góc k (20; 40;
60; 80; 100)
- Tải trọng đặt lên lốp Zk: 2 kN, 3 kN, 4 kN, 6 kN (tƣơng ứng xấp xỉ 200 kg, 300 kg, 400 kg, 600 kg), thiết bị sẽ hiển thị các tải trọng này.
- Áp suất hơi lốp Pk: 660 kPa, 580 kPa, 500 kPa, 420 kPa.
Sử dụng cảm biến sáu thành phần của hãng Kistler RoaDyn để thu thập các giá trị lực bên, tải trọng theo phƣơng thẳng đứng, thiết bị đo góc nghiêng Moore and Wright để xác định các góc lệch bánh xe.
b. Thiết kế đồ gá
Trong thực tế tại Việt Nam chƣa có mơ hình thực nghiệm để xác định độ cứng ngang của lốp. Vì vậy tác giả tiến hành xây dựng phƣơng án thiết kế đồ gá, bằng phần mềm 3D cho mơ hình thử nghiệm lốp hiện có, sau đó tiến hành chế tạo và lắp đặt tại trung tâm Thử nghiệm xe cơ giới – Cục Đăng kiểm Việt Nam.
Hình 4. 13. Tổng quan mơ hình thực nghiệm xác định độ cứng ngang của lốp
1- Đồ gá thay đổi góc quay bánh xe dẫn hướng
Trong thí nghiệm lốp xe, băng thử và đồ gá lốp xe cần phải làm việc liên tục nhiều giờ vì vậy để đảm bảo độ bền, tính an tồn và sự chính xác trƣớc khi đi vào vận hành thì khi thiết kế và gia cơng đồ gá phải qua các bƣớc mơ phỏng tính tốn kiểm bền (phụ lục 2).
Tác giả đã thảo luận nhiều ý tƣởng và lựa chọn trong nhiều bản thiết kế khác nhau, nhƣng để tối ƣu hóa trong q trình thí nghiệm và dễ lắp đặt trên băng thử đã đƣa ra cụm chi tiết gắn trên băng thử nhƣ hình sau.
Hình 4. 14. Đồgá xác định độ cứng ngang được thiết kế cho băng thử
Đồ gá bao gồm hai thanh chữ L và chữ Z để có thể chuyển động quay tƣơng đối với nhau.
Hình 4. 15. Mơ tả hai thanh chữ L và chữ Z của đồ gá
Hình 4. 16. Hình ảnh thí nghiệm đo độ cứng ngang của lốp
Trình tự các lƣợt đo đƣợc thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4. 8. Trình tựcác lượt đo độ cứng ngang lốp
STT Tải trọng Lần
đo Ký hiệu lƣợt đo Ghi chú
Áp suất lốp 420 kPa, góc lệch k (20; 40; 60; 80; 100) 1 2000 N, 4000 N, 6000 N 1 P420V30alfa2L2-4-6.tab Mỗi tải trọng tƣơng ứng một lần đo 2 2 P420V30alfa4L2-4-6.tab
STT Tải trọng Lần
đo Ký hiệu lƣợt đo Ghi chú
3 3 P420V30alfa6L2-4-6.tab 4 4 P400V30alfa8L2-4-6.tab 5 5 P400V30alfa10L2-4-6.tab Áp suất lốp 500 kPa, góc lệch k (20; 40; 60; 80; 100) 2000 N, 4000 N, 6000 N 1 P500V30alfa2L2-4-6.tab Mỗi tải trọng tƣơng ứng một lần đo 2 P500V30alfa4L2-4-6.tab 3 P500V30alfa6L2-4-6.tab 4 P500V30alfa8L2-4-6.tab 5 P500V30alfa10L2-4-6.tab Áp suất lốp 580 kPa, góc lệch k (20; 40; 60; 80; 100) 2000 N, 4000 N, 6000 N 1 P580V30alfa2L2-4-6.tab Mỗi tải trọng tƣơng ứng một lần đo 2 P580V30alfa4L2-4-6.tab 3 P580V30alfa6L2-4-6.tab 4 P580V30alfa8L2-4-6.tab 5 P580V30alfa10L200-400- 600.tab Áp suất lốp 660 kPa, góc lệch k (20; 40; 60; 80; 100) 2000 N, 4000 N, 6000 N 1 P660V30alfa2L20-40- 60.tab Mỗi tải trọng tƣơng ứng một lần đo 2 P660V30alfa4L2-4-6.tab 3 P660V300alfa6L2-4-6.tab
STT Tải trọng Lần
đo Ký hiệu lƣợt đo Ghi chú
4 P660V300alfa8L2-4-6.tab
5 P660V300alfa10L2-4-
6.tab - Các kết quả
* Đồ thị ảnh hưởng của tải trọng đến độ cứng ngang của lốp
Hình 4. 17. Đồ thị khảo sát ảnh hưởng của tải trọng đến độ cứng ngang của lốp
Từ đồ thị hình 4.17 Tải trọng càng tăng độ cứng ngang tăng lên.
Dựa vào đặc tính giữa lực ngang của lốp và góc lăn lệch, trong vùng tuyến tính delta nhỏ 0-3o [8], với tải trọng 4kN xác định đƣợc độ cứng ngang của lốp theo công thức sau:
. y y F K 0 0 3152 1050,7 3 y y F N K
* Đồ thị ảnh hưởng của lực ngang đến đến góc lăn lệch mơ hình và thực nghiệm
Trƣờng hợp áp suất lốp 660kPa:
Hình 4. 18. Đồ thịso sánh độ cứng ngang của lốp mơ hình, thực nghiệm tại áp suất 660 kPa
Dựa vào đồ thị hình 4.18 sai lệch về độ cứng ngang của lốp Ky giữa mơ hình và thực nghiệm là: (3363-3152)/3363*100= 6,27%.
Trƣờng hợp áp suất giảm:
Hình 4. 19. Đồ thịso sánh độ cứng ngang của lốp mơ hình, thực nghiệm tại áp suất 420 kPa
Dựa vào đồ thị hình 4.19 sai lệch về độ cứng ngang của lốp Ky giữa mơ hình và thực nghiệm là: (3054-2919)/3054*100= 4,42%.
Nhƣ vậy với mơ hình pacejka nghiên cứu sai lệch lớn nhất giữa mơ hình và thực nghiệm là 6,27%. Mơ hình này tin cậy và đáp ứng tốt yêu cầu về khảo sát lốp.
4.2.Thí nghiệm ơ tơ trên đƣờng và bãi thử về tính dẫn hƣớng.
4.2.1. Điều kiện thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc tiến hành ngồi trời với điều kiện cụ thể nhƣ sau: -Nhiệt độ 250C;
-Độ ẩm 70%;
-Tốc độ gió trung bình 4 m/s; -Trời nắng, khơ ráo.
Để đánh giá tính điều khiển và ổn định của q trình quay vịng ô tô khách Hyundai County 29 chỗ thực hiện thí nghiệm trên đƣờng nhựa. Đoạn đƣờng thí nghiệm đảm bảo thẳng, đồng nhất, bằng phẳng và có bán kính lớn, dễ bố trí các cọc tiêu và các thiết bị thínghiệm..
Hình 4. 20. Mặt đường thí nghiệm khu vực Mỹ Đình
-Địa điểm thí nghiệm
Q trình thí nghiệm đƣợc thực hiện tại khu vực thí nghiệmMỹ Đình -Các u cầu trong q trình thí nghiệm
Thí nghiệm phải đƣợc thực hiện nhiều lần (khơng nhỏ hơn 03 lần), sau đó lấy kết quả trung bình.
Xe thí nghiệm phải ở trong tình trạng kỹ thuật tốt.
Lái xe phải là ngƣời có trình độ tay nghề cao, nhiều kinh nghiệm.
Trong q trình thí nghiệm phải có 02 thành viên làm cơng tác bảo vệ (đầu và cuối hành trình thử nghiệm).
4.2.2. hiết bị thí nghiệm
Thí nghiệm đƣợc thực hiện thơng qua các thiết bị đƣợc kết nối theo sơ đồ hình 4.21.
Trong sơ đồ đo, gồm có các cảm biến, các thiết bị thu thập và chuyển đổi, hiệu chuẩn tín hiệu, máy tính với phần mềm chuyên dụng để xử lý kết quả thí nghiệm và nguồn cung cấp điện cho các thiết bị này.
Thí nghiệm đƣợc thực hiện thơng qua các thiết bị đƣợc kết nối theo sơ đồ sau:
Hình 4. 21. Sơ đồ đấu nối thiết bị thí nghiệm
Thiết bị thu thập dữ liệu Q.brixx DAQ hoạt động bằng nguồn điện một chiều 12V (nguồn một chiều 12V có thể chuyển đổi từ máy phát điện, ắc quy của ơ tơ hoặc bộ nguồn độc lập 220VAC).
Hình 4.22. Bộ thu thập dữ liệu Q.brixx DAQ
Bộ thu thập dữ liệu Q.brixx DAQ có chức năng thu thập dữ liệu từ các cảm biến qua các kênh tín hiệu tƣơng tự và kênh số, xử lý tín hiệu để cho ra giá trị của các đại lƣợng vật lý thực thông qua phần mềm Dewesoft X đƣợc cài sẵn trên máy tính.
Đây là thiết bị do Cộng hồ Áo sản xuất. Hình dáng bên ngồi của bộ thu thập dữ liệu Q.brixx DAQ đƣợc thể hiện trên hình 4.22.
Các thơng số kỹ thuật cơ bản của bộ thu thập dữ liệu Q.brixx DAQ: - Nguồn điện: 95V÷260V AC.
- Khoảng nhiệt độ làm việc: -200C ÷ +700C. - Chịu gia tốc 30g trong 11ms.
- Kích thƣớc bao: 377168284 (mm) - Trọng lƣợng: 8,5 kg.
- Hệ điều hành Microsoft Window 7. - Tốc độ truyền nhận dữ liệu tối đa 80MB.
Hình 4.23. Hình dáng cảm biến V1
Là loại cảm biến của hãng DATRON, dùng để đo vận tốc dài, quãng đƣờng, …. Tùy thuộc vào mục đích thí nghiệm, có thể thiết kế các loại đồ gá khác nhau để đo lực trên các cơ cấu khác nhau. Trong thí nghiệm này, cảm biến V1 đƣợc thiết kế đồ gá phù hợp để đo vận tốc của xe.
Hình dáng cảm biến V1 thể hiện trên hình 4.23. Các thông số kỹ thuật cơ bản:
- Nguồn ni một chiều: 10,5 ÷15V DC.
- Kích thƣớc (dài x rộng x cao): 158x76x277mm. - Khối lƣợng: 1,2kg.
- Lắp theo phƣơng trục x không lệch quá: ±8độ - Lắp theo phƣơng trục y không lệch quá: ±4độ - Lắp theo phƣơng trục z khơng lệch q: ±5độ - Vị trí lắp trên xe cách mặt đƣờng: 520±60mm - Đo tốc độ: 0,5...310 Km/h.
- Sai lệch tuyến tính tốc độ và khoảng cách: 0,15% - Tín hiệu ra dạng số (digital): 100...600 puls/m
-Tín hiệu ra dạng tƣơng tự (analog); 2 tín hiệu: 0...10 V.
- Bộ chuyển đổi tín hiệu DATRON
Bộ chuyển đổi tín hiệu DATRON đƣợc cung cấp nguồn điện 12V DC (nguồn điện một chiều) trực tiếp từ ăc qui trên xe. Bộ chuyển đổi tín hiệu DATRON nhận
tín hiệu từ cảm biến V1 thơng qua cổng SENSOR, xử lý, hiệu chuẩn và chuyển đổi ra hai dạng tín hiệu là: Dạng số (Digital) xuất ra cổng DAVIT-BUS và dạng tƣơng tự (Analog) xuất ra cổng OUTPUT. Ngoài ra bộ chuyển đổi tín hiệu cịn làm nhiệm vụ hiệu chuẩn tín hiệu nhờ thiết bị đếm xung Light Berie.
- Thiết bị đo vận tốc GPS: DS-VGPS
Hình 4.24. Thiết bịđo vận tốc, quỹ đạo chuyển động DS-VGPS
Thiết bị đo vận tốc, định vị vị trí GPS bao gồm: phần Anten thu GPS đặt trên nóc xe ô tô và phần Giải mã xử lý đặt trong ô tô kết nối với máy tính qua cổng USB. Các thơng tin GPS nhƣ Vị trí, Vận tốc, Gia tốc, Góc lái … có thể lấy trực tiếp trên phần mềm Dewesoft X hoặc qua đầu ra của thiết bị: nhƣ Vận tốc hay quãng đƣờng dịch chuyển. Nguồn nuôi thiết bị đo bằng nguồn Ắc quy 12V đặt trên ơ tơ.
- Thiết bị đo góc quay, mơ men và vận tốc góc của vành tay
Hình 4.25. Thiết bịđo góc quay, lực và mơ men tác dụng lên vành tay lái MSW
Xác định lực, tốc độ và góc quay vành tay lái ơ tơ, trên bệ thử cố định hoặc đo trực tiếp trên đƣờng, các thông số đo đƣợc hết sức cần thiết cho việc nghiên cứu
động học và động lực học hệ thống lái, kiểm định khả năng làm việc của cơ cấu lái, dẫn động lái…
Thông số kỹ thuật:
Ðo lƣờng khơng tiếp xúc góc quay và tốc độ quay vành tay lái.
- Mô men cực đại trên vành tay lái 50 Nm phiên bản cho xe ô tô chở khách, 250 Nm cho phiên bản xe tải.
- Ðộ phân giải lên đến 7200 xung/vòng quay (khi kết hợp bộ vi xử lý MSW). - Bảo vệ quá tải 100% trên phạm vi danh nghĩa.
- Bộ cảm biến đo gia tốc và các góc quay thân xe BST-IMU-M
Xác định góc quay thân xe quanh trục Z, gia tốc theo hai phƣơng ngang và phƣơng dọc, thông qua các giá trị này, gia tốc ngang của thân xe đƣợc xác định.
Hình 4.26. Bộ cảm biến đo gia tốc và các góc quay thân xe BST IMU-M
Thơng số kỹ thuật:
- Điện áp nguồn: 7 đến 28 VDC
- Điện áp đầu ra +/- 2500 mV, +/- 200 mV với gia tốc kế; +/- 2500 mV +/- 200 mV với cảm biến Gyro
- Điện năng tiêu thụ 10mA/trục Gyro; Gia tốc kế 8mA/trục - Sai số < 1%
- Độ nhạy 2% typ (tối đa 3%) - Tỷ lệ giảm xóc 0,7 typ Gia tốc kế - Chịu rung sốc 1000 g
- 005 = Gia tốc kế 5g
- 300 = Phạm vi 300°/S Gyro - Vật liệu nhơm, anodized
- Kích thƣớc 30,0 x 26,0 x 21,3 mm
4.2.3. Q trình thí nghiệm
4.2.3.1. Mơ tả thí nghiệm
Xe thí nghiệm là ơ tơ khách Hyundai County, thí nghiệm đƣợc thực hiện với xe có trạng thái kỹ thuật tốt, đƣợc minh họa trên hình 2.1.
Thí nghiệm đƣợc thực hiện tại khu vực Mỹ Đình.
Hình 4.27. Xe và các thành viên tham gia thí nghiệm
Trong thử nghiệm này lốp xe sẽ đƣợc thay đổi áp suất, ứng với hai giá trị áp suất: tiêu chuẩn và áp suất trƣớc giảm [47].
Bảng 4. 9. Giá trị của áp suất hơi lốp
STT Áp suất tiêu chuẩn Giá trị Áp suất
1 Lốp trƣớc phải 660 kpa
Lốp trƣớc 2 Lốp trƣớc trái 660 kPa
3 Lốp sau phải 660 kPa
Lốp sau 4 Lốp sai trái 660 kPa
Áp suất lốp trƣớc giảm (lốp non)
1 Lốp trƣớc phải 420 kPa
Lốp trƣớc 2 Lốp trƣớc trái 420 kPa
3 Lốp sau phải 660 kPa
Lốp sau 4 Lốp sau trái 660 kPa
4.2.3.2. Quy trình thí nghiệm đánh giá tính chất quay vịng của ơ tơ
- Thí nghiệm quay vịng với góc quay vành tay lái và vận tốc dọc không đổi theo tiêu chuẩn ISO 4138:2012 [31].
Hình 4. 28. Thí nghiệm quay vịng với góc quay vành tay lái và vận tốc dọc
không đổi
Trong khi thực hiện thí nghiệm ngồi 02 nhân viên bảo vệ và các thành viên quan sát cần 01 cán bộ đo (CB), 01 trợ lý đo (TL) và 01 lái xe (LX), các thành viên này thực hiện theo quy trình phụ lục 4.
Quy trình xử lý dữ liệu gồm các bƣớc sau:
Bƣớc 1: Chuyển đổi dữ liệu bằng phần mềm Dewesoft X từ file d7d sang file xlsx. Thay đổi tần số lấy mẫu, từ tần số cực đại của cảm biến sang tần số 100 Hz.
Bƣớc 2: So sánh kết quả giữa các lần đo bằng cách chồng đồ thị và cụ thể hóa bằng các hệ số tƣơng quan.
Bƣớc 3: Xử lý dữ liệu, tính tốn giá trị gia tốc ngang từ giá trị vận tốc theo phƣơng dọc ngang của cảm biến V1, tính tốn góc lệch bên.
Bƣớc 4: Xuất kết quả dƣới dạng đồ thị
Bƣớc 5: Đánh giá sai số của phƣơng pháp đo
4.2.4. Đánh giá kết quả đo và kết luận
4.2.4.1. So sánh gia tốc ngang khi xe quay vịng với góc quay vành tay lái khơng đổi và vận tốc dọc không đổi
Trƣờng hợp 1: Áp suất lốp trƣớc và lốp sau bằng nhau và bằng áp suất tiêu