TT Tên thông số Đơn
vị Ký hiệu Lần đo 1 Lần đo 2 Lần đo 3 Trung bình
1 Góc quay vành tay lái Độ vtl 266,4 264,55 264,55 265,17
2 Góc quay bánh xe dẫn
hƣớng Độ θ 14,4 14,3 14,3 14,33
Tỷ số truyền i 18,5 18,5 18,5 18,5
4.1.4. Xác định một số thơng số kích thước làm thơng số đầu vào cho bài tốn lý thuyết
Trong thử nghiệm này một cảm biến vận tốc đƣợc lắp đặt ở ví trí đầu xe, Cảm biến sẽ thu thập các giá trị dữ liệu vận tốc dọc và ngang. Ngồi ra tại ví trí trọng tâm có bố trí một cảm biến gia tốc ba phƣơng, tuy nhiên để có thể thu thập đƣợc dữ liệu chính xác nhất gia tốc theo phƣơng ngang, hai tín hiệu này sẽ đƣợc so sánh, từ đó lấy ra đƣợc giá trị có sai số ít nhất.
Từ phƣơng của vận tốc dọc và ngang, xác định đƣợc phƣơng của vận tốc tức thời. Qua đó cần xác định các kích thƣớc cơ bản để có thể quy dẫn phƣơng của vận tốc tức thời từ vị trí đầu xe về vị trí tâm trục bánh xe, hay nói cách khác phƣơng của vận tốc tức thời hợp với phƣơng của mặt phẳng lăn của bánh xe chính là góc lệch bên. Đây là một trong những thống số quan trọng đánh giá tính dẫn hƣớng của ơ tơ. Từ giá trị vận tốc theo phƣơng dọc và ngang cũng xác định đƣợc giá trị gia tốc theo hai phƣơng đã nêu. Giá trị này tiếp tục đƣợc quy dẫn về vị trí trọng tâm để đánh giá các tính chất quay vịng của phƣơng tiện.
Hình 4. 6. Một số thơng sốkích thước cơ bản
Trong đó:
B - chiều rộng của ơ tơ;
l1 - khoảng cách từ vị trí lắp cảm biến V1 tới bánh xe; l2 - khoảng cách từ cầu trƣớc tới đầu xe;
C - khoảng cách từ vị trí lắp cảm biến V1 tới đầu xe; a - khoảng cách từ cầu trƣớc tới trọng tâm của ô tô; b - khoảng cách từ trọng tâm tới cầu sau của ô tô; G - vị trí trọng tâm của ơ tơ.
Bảng 4. 6. Giá trịkích thước cho tính tốn
STT Thông số Giá trị Đơn vị Ghi chú
1 l1 980 mm Đo trực tiếp trên ô tô 2 l2 830 mm Đo trực tiếp trên ô tô
3 c 230 mm Đo trực tiếp trên ơ tơ
Hình 4. 7. Vị trí các cảm biến trên hình chiếu b ng
Trong đó:
1 - Vị trí lắp cảm biến gia tốc, DS-IMU2, V-GPS. Điểm 1(0,0); 2 - Vị trí lắp cảm biến V1. Điểm 2(a+l2+c,0);
3 - Vị trí mặt phẳng lăn của bánh xecầu trƣớc. Điểm 3(a-l1).
4.1.5. Đo độ cứng ngang của lốp
Sử dụng phƣơng pháp đo trong phịng thí nghiệm để xác định độ cứng ngang của lốp xe. Thứ tự nội dung các bƣớc đo đƣợc thực hiện nhƣ sau.
a. Phƣơng pháp và thiết bị đo độ cứng ngang của lốp
Mục đích thí nghiệm đo độ cứng ngang của lốp là để xác định thông số đầu vào, cho bài tốn xác định tính chất quay vịng của ơ tơ.
Để đo độ cứng ngang của lốp cần:
+ Đặt trƣớc góc lệch bánh xe (dựa vào đồ gá đã thiết kế hình 4.13).
+ Tác dụng lực thẳng đứng P lên bánh xe (Trong hình 4.13, xy lanh thủy lực đặt nằm ngang). + Đo lực ngang và tính y y F K . 2 1 x y O A1 A3 A4 A2 a b l2 1l c 3
Hình 4. 8. Sơ đồ nguyên lý đo độ cứng ngang của lốp
Thí nghiệm đƣợc thực hiện thơng qua các thiết bị đƣợc kết nối theo sơ đồ hình 4.8 [22][15]. Trong sơ đồ đo, gồm có bộ cảm biến RoaDyn S650 sp của hãng Kistler cùng với bộ xử lý dữ liệu KiRoad Performance đi kèm, phần mềm chuyên dụng Kicenter để xử lý kết quả thí nghiệm và nguồn cung cấp điện cho bộ cảm biến này.
Thí nghiệm đƣợc thực hiện thông qua các thiết bị đƣợc kết nối theo sơ đồ sau:
Hình 4. 9. Sơ đồ đấu nối thiết bịđo độ cứng ngang của lốp
-Bộ cảm biến RoaDyn S650 sp
Là bộ cảm biến lực và mơ men 6 thành phần tại bánh xe cho dịng xe SUV và xe tải nhẹ. Thông 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 ô tô 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 thông 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 nuôi 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 ơ tô và phần Giải mã xử lý đặt trong ô tơ 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