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 khơng 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 chuẩn Pw1T = Pw1P = Pw2T = Pw2P = 660 kPa.
- Khảo sát khi ô tô quay vòng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái 0
180
, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng TB 9,730. Đồ thị khảo sát nhƣ sau:
Hình 4. 29. Gia tốc ngang của ơ tơ lý thuyết và thí nghiệm khi quay vòng ở vận tốc 30 km/h áp suất tiêu chuẩn
Trƣờng hợp 2: Áp suất lốp trƣớc giảm và lốp sau bằng nhau bằng áp suất tiêu chuẩn Pw1T = Pw1P = 420 kPa, Pw2T = Pw2P = 660 kPa.
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái 0
180
, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng 0 1 9,73
TB
. Đồ thị khảo sát nhƣ sau:
Hình 4. 30. Gia tốcngang của ơ tơ lý thuyết và thí nghiệm khi quay vịng ở vận tốc 30 km/h áp suất giảm
Đánh giá sai số
Để đánh giá về mặt định lƣợng, cần tính sai số tƣơng đối. Sai số tƣơng đối là tỷ số giữa sai lệch bình phƣơng với trị số hiệu quả của đại lƣợng tính đƣợc từ lý thuyết theo biểu thức toán học sau:
2 yMPi yTNi yMPi 1 a -a .100 (%)= 1 a N i k RMS N i k N k N k (4.4) Trong đó
+RMS: Giá trị sai lệch bình phƣơng trung bình (Root Mean Square (%)); + ayMPi là giá trị gia tốc ngang tại thời điểm thứ i theo mô phỏng lý thuyết; + ayTNi là giá trị gia tốc ngang tại thời điểm thứ i từ thực nghiệm, các giá trị này đƣợc trình bày trong phần phụ lục;
+ N là số điểm lấy dữ liệu.
Các kết quả giữa mơ phỏng và thí nghiệm cho thấy sự tƣơng đồng về quy luật các gia tốc ngang trong các khoảng thời gian mà quy luật đánh lái sát nhau. Đối với trƣờng hợp thí nghiệm ở vận tốc v=30 km/h thì khoảng thời gian so sánh là trong 1 chu kỳ đánh lái từ 0 đến 10s tƣơng ứng với số điểm so sánh N=400. Kết quả đƣợc đƣa ra nhƣ bảng 4.10.
Bảng 4.10. Giá trị sai lệch bình phương trung bình gia tốc ngang
STT Trƣờng hợp Giá trị sai lệch bình phƣơng trung bình RMS 1
Áp suất lốp trƣớc và lốp sau bằng nhau và bằng áp suất tiêu chuẩn Pw1T = Pw1P = Pw2T = Pw2P = 660 kPa.
3,67 %
2
Áp suất lốp trƣớc giảm và lốp sau bằng nhau bằng áp suất tiêu chuẩn. Pw1T = Pw1P = 420 kPa, Pw2T = Pw2P = 660 kPa.
2,78 %
4.2.4.2. So sánh quỹ đạo 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
chuẩn Pw1T = Pw1P = Pw2T = Pw2P = 660 kPa.
- Khảo sát khi ô tô quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1= 9,730. Đồ thị khảo sát
nhƣ sau:
Hình 4. 31. Quỹ đạo chuyển động của ơ tơ lý thuyết và thí nghiệm khi quay vịng
ở vận tốc 30 km/h áp suất tiêu chuẩn
Quá trình quay vịng của ơ tơ đƣợc chia làm các giai đoạn nhƣ sau:
Đoạn OA: là giai đoạn ô tô chuyển động thẳng trƣớc khi vào cua với vận tốc 30 km/h.
Điểm A ứng với thời điểm 1s, vận tốc ơ tơ 30 km/h tƣơng ứng với bán kính quay vịng của ơ tơ theo mơ hình Rb = 48,62/2= 24,31 m. Lúc này bán kính quay vịng lý thuyết và thực nghiệm là nhƣ nhau.
Đoạn AB: là giai đoạn ô tô bắt đầu đánh lái để chuyển động chuyển tiếp để vào cua với vận tốc 30 km/h.
Đoạn BCD: Là khoảng thời gian mà bán kính quay vịng thực tế lớn hơn bán kính quay vịng lý thuyết (ơ tơ quay vòng thiếu), lúc này độ lệch quỹ đạo lớn nhất
tại điểm D (11s) là Δqđ = 49,68 - 48,62 = 1,06 m, tƣơng ứng 4,36% sai lệch so với bán kính lý thuyết.
Trƣờng hợp 2: Áp suất lốp trƣớc giảm và lốp sau bằng nhau bằng áp suất tiêu chuẩn Pw1T = Pw1P = 420 kPa, Pw2T = Pw2P = 660 kPa.
- Khảo sát khi ơ tơ quay vịng với vận tốc v = 30 km/h, góc quay vành tay lái α =1800, tƣơng ứng góc quay của bánh xe dẫn hƣớng θTB1=9,730. Đồ thị khảo sát nhƣ sau:
Hình 4. 32. Quỹ đạo chuyển động của ô tô lý thuyết và thí nghiệm khi quay vịng ở vận tốc 30 km/h áp suất giảm
Quá trình quay vịng của ơ tơ đƣợc chia làm các giai đoạn nhƣ sau:
Đoạn OA: là giai đoạn ô tô chuyển động thẳng trƣớc khi vào cua với vận tốc 30 km/h.
Điểm A ứng với thời điểm 1s, vận tốc ô tô 30 km/h tƣơng ứng với bán kính quay vịng của ơ tơ theo mơ hình Rb = 48,99/2= 24,495 m. Lúc này bán kính quay vịng lý thuyết và thực nghiệm là nhƣ nhau.
Đoạn AB: là giai đoạn ô tô bắt đầu đánh lái để chuyển động chuyển tiếp để vào cua với vận tốc 30 km/h.
Đoạn BCD: Là khoảng thời gian mà bán kính quay vịng thực tế lớn hơn bán kính quay vịng lý thuyết (ơ tơ quay vịng thiếu), lúc này độ lệch quỹ đạo lớn nhất tại điểm D (11s) là Δqđ = 50,54 - 48,99 = 1,55 m, tƣơng ứng 6,71% sai lệch so với bán kính lý thuyết.
4.3. Kếtluận chƣơng 4
Căn cứ vào mục đích nghiên cứu, chƣơng 4 đã thực hiện đƣợc những nội dung cơ bản sau:
- Thực nghiệm đo độ cứng ngang của lốp trong phịng thí nghiệm.
- Thực nghiệm đo gia tốc ngang, quỹ đạo quay vòng của xe ơ tơ với vận tốc và góc quay vành tay lái không đổitheo tiêu chuẩn ISO 4138:2012.
- So sánh sai số của mơ hình lốp Pacejka và thực nghiệm với sai số lớn nhất 6,27%, sai số này chấp nhận đƣợc. Mơ hình lốp Pacejka đã xây dựng với 8 thơng số là mơ hình tin cậy.
- So sánh sai số của quỹ quay vòng trong trƣờng hợp áp suất tiêu chuẩn và áp suất giảm ở cầu trƣớc, giữ nguyên góc đánh lái và vận tốc chuyển động của ô tô. Sai số lớn nhất giữa mơ hình lý thuyết và thực nghiệm lần lƣợt là 4,36 %, 6,71 %.
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ
KẾT LUẬN -Về lý thuyết:
+ Đã xây dựng đƣợc mơ hình khơng gian 3 khối lƣợng nghiên cứu tính dẫn hƣớng, lập và giải hệ phƣơng trình tốn học bằng phƣơng pháp hệ nhiều vật sử dụng hệ phƣơng trình Newton-Euler.
+ Khảo sát đƣợc mối quan hệ giữa áp suất lốp với góc lăn lệch bánh xe đàn hồi, độ cứng ngang, gia tốc ngang, vận tốc quay thân xe và quỹ đạo ơ tơ khi quay vịng.
+ Ở vận tốc càng cao hoặc áp suất lốp cầu trƣớc càng giảm thì xe mất ổn định hƣớng nhiều hơn, tính dẫn hƣớng càng giảm.
- Về thực nghiệm:
Luận án đã xây dựng hệ thống thí nghiệm để kiểm chứng mơ hình với các thiết bị đo lƣờng hiện đại có độ chính xác và tin cậy cao từ đại học Bách khoa Hà Nội, Học viện Kỹ thuật Quân sự và Cục Đăng kiểm Việt Nam.
+ Thực nghiệm đo độ cứng ngang đã xác định độ cứng ngang của lốp trong phịng thí nghiệm: đặc tính lực ngang của lốp và góc lăn lệch, ảnh hƣởng của tải trọng đến độ cứng ngang cũng nhƣ tải trọng đến lực ngang và góc lăn lệch. sai số của mơ hình lốp Pacejka và thực nghiệm với sai số lớn nhất 6,27%, mơ hình lốp Pacejka đã xây dựng là mơ hình tin cậy.
+ Thực nghiệm xác định quỹ đạo trên xe thí ngiệm: kết quả thí nghiệm thực tế cho kết quả tƣơng đồng với kết quả khảo sát qua mơ hình về hình dáng đồ thị, quy luật thay đổi và giá trị lớn nhất, sai số lớn nhất giữa mơ hình lý thuyết và thực nghiệm là 6,71%, sai số là chấp nhận đƣợc. Từ những kết quả thực nghiệm có thể thấy rằng mơ hình khơng gian 3 khối lƣợng nghiên cứu tính dẫn hƣớng là mơ hình đánh giá một cách chính xác, khá đầy đủ các yếu tố của tính quay vịng và mơ hình khơng gian 3 khối lƣợng nghiên cứu tính dẫn hƣớng xây dựng là mơ hình đáng tin cậy.
- Kết quả nghiên cứu của luận án làm cơ sở nghiên cứu xây dựng các tiêu chuẩn, quy chuẩn của Việt Nam về an toàn kỹ thuật chung cho phƣơng tiện nhƣ QCVN 09:2015/BGTVT. Ngoài ra, kết quả này cũng có thể đƣợc sử dụng khi lập trình các chƣơng trình lái tự động (bù sự lăn lệch của bánh xe đàn hồi) khi xe chuyển động.
KIẾN NGHỊ
- Lái xe cần quan tâm nhiều hơn nữa đến áp suất lốp xe để xe ơ tơ có áp suất tốt nhấtđảm bảo tính dẫn hƣớng.
- Nhà sản xuất xe ơ tơ cần có nghiên cứu lắp đặt hệ thống theo dõi áp suất lốp trên tất cả các xe ô tô để lái xe nhận biết đƣợc sự giảm áp suất tại các bánh và có hƣớng xử lý.
HƢỚNG NGHIÊN CỨU TIẾP THEO
-Tiếp tục khảo sát mơ hình khơng gian 3 khối lƣợng khi xe chuyển làn.
-Tiếp tục khảo sát các yếu tố khác nhƣ: nhiệt độ lốp, chiều sâu hoa lốp ... ảnh hƣởng đến sự lăn lệch bánh xe đàn hồi, cũng nhƣ tính dẫn hƣớng của xe.
DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ
1. Trần Văn Nhƣ, Đinh Quang Vũ, Đặng Việt Hà, Nguyễn Hữu Mạnh (2016), “Phát triển mơ hình động lực học theo phương dọc của lốp trên cơ sở mơ hình
Pacejka”. Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng 8 năm 2016, trang 104 đến trang 107.
2. Đinh Quang Vũ, Đặng Việt Hà, Cao Trọng Hiền (2017), “ Nghiên cứu phân tích mơ hình khơng gian một khối lượng để nghiên cứu tính dẫn hướng của ơ tơ”. Tạp chí Giao thơng vận tảisố tháng 9 năm 2017, trang 83 đến trang 86.
3. Đinh Quang Vũ, Đặng Việt Hà (2020), “Xây dựng mơ hình thử nghiệm
đánh giá ảnh hưởng của áp suất hơi lốp đến tính chất quay vịng của ơ tơ”. Tạp chí
Cơ khí Việt Namsố 4 năm 2020, trang 21 đến trang 27.
4. Đinh Quang Vũ, Cao Trọng Hiền, Đặng Việt Hà (2020), “Xây dựng mơ
hình thử nghiệm xác định độ cứng ngang của lốp”. Tạp chí Giao thơng vận tải số tháng 8 năm 2020, trang 123 đến trang 126.
5. Nguyễn Sĩ Đỉnh, Đinh Quang Vũ, Trần Minh Sơn, Trần Thành Lam (2020),”Nghiên cứu mối liên hệ giữa vận tốc chuyển động của ơ tơ và góc quay
vành tay lái khi quay vịng với bán kính khơng đổi và chuyển làn kép”. Tạp chí Cơ
khí Việt Nam số 4 năm 2020, trang 21 đến trang 27. (Hội nghị khoa học và cơng nghệ cơ khí động lực lần thứ XIII Phenikaa University 2020).
DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
[1].Trần Thanh An [2012], Nghiên cứu tối ưu các thông số hệ thống treo ô tô khách sử dụng tại Việt Nam, Luận án TS kỹ thuật, Học viện Kỹ thuật Quân sự
[2].Công ty cổ phần cơ khí xây dựng giao thơng [2016], Thuyết minh thiết kế kỹ thuật ô tô khách 29 chỗ ngồi, Trung tâm Thử nghiệm xe cơ giới, Cục Đăng kiểm Việt Nam.
[3].Cục Đăng kiểm Việt Nam [2020], Báo cáo số lượng xe đang lưu hành đến tháng 11/2020.
[4].Nguyễn Văn Doanh [2012], Khảo sát ảnh hưởng của một số thông số đến tính quay vịng của ơ tô khách sản xuất và lắp ráp tại Việt Nam, Luận văn Thạc sĩ kỹ thuật Cơ khí động lực –Trƣờng Đại học Giao thông Vận tải.
[5].Nguyễn Tiến Dũng [2018], Nghiên cứu khảnăng ổn định ngang đoàn xe, Luận án TS kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[6].Võ Quốc Đại [2019], Động lực học quay vòng và tính điều khiển của ơ tơ, Nhà xuất bản Quân đội nhân dân, Hà Nội.
[7].Đặng Việt Hà [2010], Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông sốđến độ êm dịu chuyển động của ơ tơ khách được đóng mới ở Việt Nam, Luận án TS kỹ thuật.
[8].Cao Trọng Hiền, Đào Mạnh Hùng [2010], Lý thuyết ô tô, Nhà xuất bản
Giao thông Vận tải, Hà Nội.
[9].Cao Trọng Hiền, Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện [1995], Thí nghiệm ơ tơ. Trƣờng Đại học giao thông vận tải.
[10]. Đào Mạnh Hùng, Nguyễn Thành Công, Nguyễn Anh Tuấn [2015],
Ảnh hưởng độ cứng bên của lốp và gió ngang đến ổn định chuyển động của ơ tơ,
Tạp chí khoa học Giao thơng Vận tải số2 năm 2015, Hà Nội.
[11]. Tạ Tuấn Hƣng [2017], Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moosooc khi quay vòng ổn định, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[12]. Tạ Tuấn Hƣng, Dƣơng Ngọc Khánh [2020]. Nghiên cứu xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang của xe khách. Tạp chí Khoa học và Cơng nghệ 145 (2020) 053-058.
[13]. Võ Văn Hƣờng, Nguyễn Tiến Dũng, Dƣơng Ngọc Khánh, Đàm Hồng Phúc [2014], Động lực học ơ tơ. Cơng ty CP sách đại học – Dạy nghề, nhà xuất bản Giáo dục Việt Nam.
[14]. Võ VănHƣờng, Nguyễn Tiến Dũng, Tạ Tuấn Hƣng [2021], Lý thuyết ô tô hiện đại. Nhà xuất bản Xây dựng.
[15]. Vũ Đức Lập, Trần Thanh An [2017], Động lực học ô tô. NXB KH tự
nhiên và CN.
[16]. Nguyễn Hùng Mạnh, Trƣơng Mạnh Hùng [2021], Cấu tạo ô tô. Nhà
xuất bản Giao thông vận tải.
[17]. Nguyễn Ngọc Tú [2016], Nghiên cứu tính ổn định của ơ tơ kéo mc,
Luận án TS kỹ thuật, Đại học Bách Khoa Hà Nội.
[18]. Nguyễn Anh Tuấn [2018], Nghiên cứu điều khiển tỷ số truyền hệ thống lái nhằm tăng ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô, Luận án tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Giao thông Vận tải.
[19]. Lƣu Văn Tuấn [2019], Lý thuyết ô tô, NXB Giáo dục Việt Nam.
[20]. Lƣu Văn Tuấn [2020], Kết cấu ô tô, NXB Giáo dục Việt Nam.
[21]. Quyết định của thủ tƣớng chính phủ [2014], Chiến lược phát triển ngành công nghiệp ô tơ Việt Nam đến năm 2025, tầm nhìn đến năm 2035.
[22]. Nguyễn Khắc Trai [1997], Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô, Nhà xuất bản Giao thông Vận tải.
Tiếng Nga
[23]. A.C. ЛИТВИНОВ [1971]. УПРАВЛЯЕМОСТЬИ УСТОЙЧИВОСТЬ
АВТОМОБИЛЯ, МОСКВА.
[24]. A.C. ЛИТВИНОВ Я.Е.ФАРОБИН, [1989], АВТОМОБИЛЬ,
[25]. Г.А.СМИРНОВ [1981], ТЕОРИЯ ДВИЖЕНИЯ КОЛЕСНЫХ МАШИН, МОСКВА. [26]. В.К.ВАХЛАМОВ [2005], АВТОМОБИЛИ, ЭКСПЛУАТАЦИОННЫЕ СВОИСТВА, МОСКВА. [27]. В.К.ВАХЛАМОВ [2006], АВТОМОБИЛИ - КОНСТРУКЦИЯ И ЭЛЕМЕНТЫ РАСЧЕТА, МОСКВА. Tiếng Anh
[28]. Matthew Van Gennip [2018], Vehicle Dynamic Modelling and
Parameter Identification for an Autonomous vehicle, Waterloo, ON, Canada.
[29]. Hans B. Pacejka [2002], Tyre and Vehicle Dynamic, Delft Universtiy of
Technology, The Netherlands.
[30]. R. Rajamani [2012], Vehicle Dynamics and Control, Mechanical
Engineering Series.
[31]. ISO STANDARD 4138:2012, Passenger cars — Steady-state circular driving behaviour — Open - loop test methods, Fourth edition.
[32]. Matthew Polley, Andrew G. Alleyne [2004], Dimentionless analysis of
tire characteristics for vehicle dynamics studies, Proceeding of the 2004 American
Control Conference, Boston, Massachisetts.
[33]. Krzysztof Parczewski [2013], Efect of tyre inflation pressure on the vehicle dynamics during braking manouvre, Eksploatacja i Niezawodnosc – Maintenance and Reliability 2013; 15 (2): 134–139.
[34]. S. Çaglar Baṣlamiṣli , I. Emre Kưse, Günay Anlaỗ [2010], Handling
stability improvement through robust active front steering and active differential control, Department of Mechanical Engineering, Bogaziỗi University,Bebek,
Istanbul, 34342, Turkey.
[35]. Raphael Grzebieta, George Rechnitzer [2015], Dynamic handling test