Chương 3. KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH THU NĂNG THỦY LỰC
3.1 Khảo sát quá trình phanh thu năng thủy lực
3.1.2 Một số kết quả khảo sát quá trình phanh thu năng lượng động năng bằng mô hình mô phỏng
3.1.2.3 Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc phanh ban đầu khác nhau
Thực tế trong quá trình vận hành xe, vận tốc xe có sự thay đổi, vì vậy nghiên cứu quá trình phanh thu năng lượng động năng ta cần phải được xét đến yếu tố vận tốc phanh ban đầu, trong quá trình vận hành xe sử dụng hộp số sàn thì dải vận tốc xe lại phụ thuộc vào tay số, do đó để khảo sát ảnh hưởng vận tốc khác nhau ta phải kể đến vị trí các tay số tương ứng.
Để chọn dải vận tốc xe phù hợp tương ứng với vị trí tay số của xe, trên cơ sở dải thông số vận tốc góc động cơ và thông số tỷ số truyền (theo ô tô tham khảo ở mục 1 phần Phụ lục) luận án đã tính toán và lựa chọn được dải vận tốc phù hợp tương ứng với tay số theo Bảng 3.3 dưới đây.
Bảng 3. 3. Bảng thông số dải vận tốc và tay số xe phù hợp trên xe tham khảo
STT Tay số Số 1 Số 2 Số 3 Số 4 Số 5
1
Tốc độ quay động cơ (v/ph)
850 3000 850 3000 850 3000 850 3000 850 3000
2
Tỷ số truyền hộp số ih
5.650 5.650 2.840 2.840 1.630 1.630 1.000 1.000 0.82 0.82
3
Tỷ số truyền truyền lực chính io
5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375 5.375
4
Tốc độ quay bánh xe (v/ph)
28.0
98.8
55.7
196.5
97.0 342.4
158.1 558.1 192.9
680.7
5
Bán kính bánh xe rbx (m)
0.356
0.356
0.356
0.356
0.356 0.356
0.356 0.356 0.356
0.356
6 Vận tốc
xe (km/h) 3.8 13.2 7.5 26.3 13.0 45.9 21.2 74.8 25.9 91.2
7
Dải vận tốc lựa chọn nghiên cứu
5 ÷10 10÷20 20÷40 40÷60 60÷80
66
8
Vận tốc phanh ban đầu lựa chọn khảo sát vo
(km/h)
5;7.5;10 10;15;20 20;30;40 40;50;60 60;70;80
Thông số chương trình số liệu đầu vào ở các tay số
Từ dải vận tốc bảng 3.3, ta chọn 3 giá trị để khảo sát tương ứng ở các tay số cùng với các thông số trên đối tượng nghiên cứu được nhập vào chương trình đã được viết trên chương trình Matlab-Simulink, chi tiết được trình bày ở mục 3.3 phần phụ lục 3.
Kết quả:
Hình 3. 18 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Hình 3. 19 Biểu đồ gia tốc xe trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
67
Hình 3. 20 Biểu đồ quãng đường phanh xe trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Hình 3. 21 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh thu ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Hình 3. 22 Biểu đồ vận tốc bơm thủy lực trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
68
Hình 3. 23 Biểu đồ mô men bơm thủy lực trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Hình 3. 24 Biểu đồ thể tích dầu thủy lực thu được trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Hình 3. 25 Biểu đồ năng lượng tích trữ bình áp năng trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
69
Hình 3. 26 Biểu đồ lưu lượng bơm thủy lực trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Hình 3. 27 Biểu đồ mô men trục thứ cấp hộp số trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số
Tổng hợp kết quả phanh thu năng lượng động năng theo tốc độ xe ở các tay số tương ứng
Từ các kết quả khảo sát quá trình phanh thu năng thủy lực với 3 tốc độ trong mỗi dải tay số khác nhau được thể hiện trên biểu đồ từ hình 3.18 đến hình 3.27, để rõ hơn ta tổng hợp các kết quả cơ bản được thể hiện trên Bảng 3.4.
Bảng 3. 4 Bảng tổng hợp số liệu cơ bản kết quả thu năng ở vận tốc khác nhau
STT Tên gọi Giá trị các thông số
1 Tay số 1 2 3 4 5
2 Vận tốc xe
vo (km/h) 5 7.5 10 10 15 20 20 30 40 40 50 60 60 70 80
70 3
Áp suất làm việc ban đầu bình áp năng thủy lực pgo
(bar)
85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85 85
4
Áp suất bình tích năng lớn nhất pgmax
(bar) 85.6 86.2 87.2 87.0 89.5 93.2 91.9 101.0 114.6 108.3 122.4 140.8 132.6 151.5 174.6 5 Vf max(lit)
0.10 0.22 0.40 0.36 0.79 1.38 1.19 2.53 4.18 3.46 4.99 6.59 5.92 7.36 8.75
6
Lưu lượng bơm lớn nhất Qpmax
(lit/ph) 10.6 15.9 21.2 11.7 17.6 23.4 13.0 19.5 26.1 15.5 19.3 23.2 18.3 21.3 24.4 7
Vận tốc bơm lớn nhất nbom
(v/ph) 947.4 1421.0 1894.7 1046.6 1569.8 2093.1 1163.7 1745.5 2327.4 957.1 1277.2 1587.2 1633.6 1905.9 2178.2 8
Mô men bơm lớn nhất Mpmax
(Nm) 22.0 22.2 22.4 22.4 23.0 24.0 23.6 26.0 29.5 27.8 31.5 36.2 34.1 39.0 44.9 9
Mô men trục thứ cấp hộp số Mtchs
(Nm)
121.3 122.2 123.6 68.1 70.1 72.9 40.0 44.0 49.9 28.0 31.6 36.4 27.0 30.9 35.6
10 Thời gian
phanh tph 1.1 1.7 2.2 3.7 5.4 7.0 10.9 15.4 19.1 27.0 31.3 34.4 40.0 42.8 44.6
11
Quãng đường phanh Sph
(m) 0.79 1.76 3.10 5.11 11.30 19.62 30.37 64.67 106.97 148.97 215.13 283.76 323.50 402.21 478.19 12
Gia tốc phanh trung bình
(m/s2) 1.2 1.2 1.2 0.8 0.8 0.8 0.5 0.5 0.6 0.4 0.4 0.5 0.4 0.5 0.5 13
Năng lượng thu hồi Eamax
(J) 841.9 1897.2 3382.2 3067.1 6979.5 12611.6 10712.2 25065.6 47020.7 36730.2 59966.4 90958.7 76970.4 109356.2 149868.2
14
Ev (năng lượng động năng của xe ở vận tốc phanh
vo) (J) 2554 5746 10215 10215 22984 40861 40861 91937 163443 163443 255380 367747 367747 500545 653773
71 15
Tỉ lệ thu năng đạt được (Eamax/Ev)%
33
33
33
30
30
31
26
27
29
22
23
25
21
22
23 Nhận xét:
Kết quả nghiên cứu đã phản ánh rõ ở tất cả các tay số về khả năng thu của hệ thống phanh thu năng thủy lực đều đạt được hiệu quả nhất định, tỉ lệ thu năng có sự ổn định ở trong cùng tay số, tỉ lệ thu năng đạt được cao ở tay số thấp, giảm dần ở tay số cao (Tay số 1, α
33%; Tay số 2, α 30%; Tay số 3, α 27%; Tay số 4, α 24%; Tay số 5, α 22%). Với tốc độ xe càng lớn, quãng đường phanh tăng, năng lượng động năng bị mất do lực cản trên đường như lực cản gió, lực cản lăn và ma sát của hệ thống truyền lực do vậy tỉ lệ thu được α giảm theo; Với cùng vận tốc, tỉ lệ thu đạt được cao ở tay số thấp; Kết quả phản ánh phù hợp với quy luật vật lý;
Từ vận tốc xe 5km/h đến 80km/h, tốc độ vòng quay của bơm thủy lực có sự thay đổi ở các tay số và vận tốc phanh ban đầu của xe, tốc độ lớn nhất npmax = 2327,4 (vg/ph) ở tay số 3 khi phanh xe tốc độ 40km/h, đây là thông số để ta lựa chọn bơm thủy lực thỏa mãn yêu cầu về tốc độ làm việc lớn nhất;
Mô men tại ví trí trên trục thứ cấp hộp số lớn nhất khi phanh xe ở tốc độ 10km/h, ở tay số 1; Mtcmax =123,6(Nm), đây là một thông số để kiểm tra độ bền của hộp số, cũng như khả năng chịu lực hệ thống truyền lực của xe;
Gia tốc phanh trung bình đạt được cao ở tay số 1 (avtb =1,2 m/s2), giảm dần ở các tay số tiếp theo (tay số 2, avtb =0,8 m/s2, tay số 3, avtb =0,5 m/s2, tay số 4, avtb =0,4 m/s2). Ngoài ra quy luật gia tốc xe khi phanh bằng hệ thống thu năng thủy lực có sự khác nhau giữa các tay số, tay số thấp (1,2) có xu hướng tăng, ở tay số cao (4,5) có xu hướng giảm; lý do bởi xe chuyển động càng ở tốc độ cao thì lực cản bởi không khí càng lớn (theo cấp số nhân của vận tốc, biểu thức (2.10)), trong khi lực cản do hoạt động bơm thủy lực thay đổi không nhiều, vì vậy xe đi ở tốc độ cao khi phanh xe ở tay số cao (4,5) gia tốc có qui luật giảm còn với xe đi ở tốc độ thấp tay số thấp (1,2) gia tốc có xu hướng tăng.