Khảo sát trường hợp phanh khẩn cấp và trường hợp phanh bằng hệ thống

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

3.1.2.1 Khảo sát trường hợp phanh khẩn cấp và trường hợp phanh bằng hệ thống

Trong quá trình vận hành xe, hoạt động của hệ thống phanh trên đường là đa dạng, có trường hợp cần phanh giảm tốc và có trường hợp cần phanh khẩn cấp; Trong phương án xây dựng hệ thống phanh thu năng thủy lực, ta vẫn giữ nguyên hoạt động của hệ thống phanh nguyên bản của xe (hệ thống phanh cơ khí), khi đó có trường hợp phanh khẩn cấp hệ thống phanh thu năng và hệ thống phanh cơ khí sẽ cùng hoạt động và trường hợp phanh chỉ sử dụng hệ thống phanh thu năng thủy lực.

Cơ sở áp dụng chế độ phanh khẩn cấp là tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ trên đường ở Việt Nam hiện nay [59] với thông số áp dụng cho đối tượng nghiên cứu như sau:

- Xe chạy ở khối lượng không tải, m =1700 kg;

- Tốc độ bắt đầu phanh vo =30km/h;

- Quãng đường yêu cầu phanh Sp ≤ 9,5 (m);

- Gia tốc yêu cầu avmax ≥ 5,0 (m/s2);

 Thông số chương trình nhập số liệu đầu vào

Thông số chương trình nhập số liệu đầu vào được viết trên môi trường Matlab, nội dung chi tiết được trình bày ở mục 3.1 phần phụ lục 3.

 Kết quả

Một số kết quả tính toán 2 trường hợp được thể hiện bằng các biểu đồ: Thông số vận tốc xe (hình 3.2), gia tốc (hình 3.3), quãng đường phanh (hình 3.4), vận tốc góc bơm thủy lực (hình 3.5), áp suất bình tích năng (hình 3.6), năng lượng thu được (hình 3.7).

Hình 3. 2 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp

58

Hình 3. 3 Biểu đồ gia tốc xe trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp

Hình 3. 4 Biểu đồ quãng đường phanh xe trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp

Hình 3. 5 Biểu đồ vận tốc bơm thủy lực trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp

59

Hình 3. 6 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp

Hình 3. 7 Biểu đồ năng lượng tích trữ bình áp năng trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp

Bảng 3. 1 Bảng tổng hợp kết quả trường hợp phanh xe khẩn cấp và phanh bằng 100% hệ thống thu năng

STT Tên gọi

Kết quả số liệu 2 trường hợp phanh (vo=30km/h, pgo =85bar) Trường hợp

phanh khẩn cấp

Phanh hoàn toàn bằng hệ thống thu năng thủy

lực

1 Vận tốc phanh ban đầu khảo sát vo (km/h) 30 30

2 Tay số trong quá trình phanh Tay số 3 Tay số 3

3 Áp suất làm việc ban đầu bình áp

năng thủy khí pgo (bar) 85.00 85.00

60

4 Áp suất bình tích năng lớn nhất pgmax (bar) 87.04 97.71 5 Vận tốc bơm lớn nhất npmax (v/ph) 1,745.51 1,745.51 6 Mô men bơm bắt đầu Mpmin (Nm) 22.20 22.20 7 Mô men bơm lớn nhất Mpmax (Nm) 22.46 25.13 8 Thời gian phanh tph 1.73 12.64 9 Quãng đường phanh Sph (m) 9.33 52.74 10 Gia tốc phanh lớn nhất (m/s2) 7.03 0.66 11 Năng lượng thu hồi Eamax (J) 3,079.42 18,429.44 12 Ev (năng lượng động năng của xe thu hồi

tại vận tốc phanh vo) (J) 67,631.22 67,631.22 13 Tỉ lệ thu năng đạt được a (Eamax/Ev) % 4.55 27.25 Từ hình 3.2 đến hình 3.7, trong điều kiện vận tốc phanh ban đầu của xe vo=30km/h, xe không tải m =1700kg, theo biểu thức (2.52) năng lượng động năng Ev =67.631 (J) ta thấy:

- Trong trường hợp cần phanh khẩn cấp, hệ thống phanh cơ khí và hệ thống phanh thu năng thủy lực cùng hoạt động, thông số quãng đường phanh và gia tốc phanh đáp ứng được điều kiện an toàn cho xe (quãng đường phanh Sph =9,33 < 9,5m và gia tốc phanh j =7,03 > 5,0 m/s2), trong trường hợp này hệ thống thu năng thủy lực cùng hoạt động và đã thu được Ea

=3.079(J) đạt tỉ lệ nhất định (đạt 4.55%);

- Trong trường hợp nếu xe hoạt động được trong điều kiện đảm bảo, ta chỉ phanh hãm xe bằng hệ thống phanh thu năng thủy lực khi đó năng lượng thu được tăng lên đến Ea = 18429 (J) tỉ lệ thu năng sẽ tăng cao đạt đến mức 27,25%.

3.1.2.2 Khảo sát ảnh hưởng của mức áp suất làm việc ban đầu bình tích áp năng pgo khác nhau.

Áp suất làm việc ban đầu của bình áp năng thủy khí trong quá trình phanh thu năng lượng là một thông số quan trọng của hệ thống phanh thu năng thủy lực, vì thế nghiên cứu ảnh hưởng của thông số này đến quá trình phanh thu năng lượng trên mô hình cần phải được xem xét.

 Thông số chương trình nhập số liệu đầu vào

Thông số chương trình nhập số liệu đầu vào được viết trên môi trường Matlab, chi tiết được trình bày ở mục 3.2 phần phụ lục 3.

 Kết quả

Kết quả tính toán được thể hiện bằng các biểu đồ: Thông số vận tốc xe (hình 3.8), gia tốc (hình 3.9), quãng đường phanh (hình 3.10), vận tốc góc bơm thủy lực (hình 3.11), mô men bơm thủy lực (hình 3.12), lưu lượng bơm thủy lực (hình 3.13), thể tích dầu thu được (hình 3.14), áp suất bình tích năng (hình 3.15), năng lượng thu được Ea (hình 3.16), Mô men trục

61

thứ cấp hộp số (hình 3.17) trong quá trình phanh xe từ vo =30km/h đến khi xe dừng, khối lượng xe m= 2400kg, ở trường hợp áp suất làm việc ban đầu của bình áp năng khác nhau pgo=75;100;125;150bar.

Hình 3. 8 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

Hình 3. 9 Biểu đồ gia tốc xe trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

Hình 3. 10 Biểu đồ quãng đường phanh xe trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

62

Hình 3. 11 Biểu đồ vận tốc bơm thủy lực trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

Hình 3. 12 Biểu đồ mô men bơm thủy lực trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

Hình 3. 13 Biểu đồ lưu lượng bơm thủy lực trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

63

Hình 3. 14 Biểu đồ thể tích dầu thủy lực trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

Hình 3. 15 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

Hình 3. 16 Biểu đồ năng lượng tích trữ bình áp năng trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau

64

Hình 3. 17 Biểu đồ mô men trục thứ cấp hộp số trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau Bảng 3. 2 Bảng tổng hợp kết quả trong trường thay đổi áp suất bình áp năng pgo khác nhau

STT Tên gọi Theo các trường hợp áp suất làm việc pgo khác nhau

1 Áp suất làm việc ban đầu bình áp

năng thủy khí pgo (bar) 75.00 100 125 150

2 Tay số hoạt động Tay số 3 Tay số 3 Tay số 3 Tay số 3

3 Áp suất bình tích năng lớn nhất pgmax

(bar) 89.02 119.00 148.74 178.25

4 Vf max(lit) 2.74 2.26 1.93 1.68

5 Lưu lượng bơm lớn nhất Qpmax (lit/ph) 19.55 19.55 19.55 19.55 6 Vận tốc bơm lớn nhất nbom (v/ph) 1746 1746 1746 1746 7 Mô men bơm bắt đầu Mpmin (Nm) 19.63 26.06 32.49 38.92 8 Mô men bơm lớn nhất Mpmax (Nm) 22.89 30.60 38.25 45.84 9 Mô men trục thứ cấp hộp số Mtchsmax

(Nm) 38.75 51.80 64.74 77.59

10 Thời gian phanh tph 16.78 13.8 11.7 10.2

11 Quãng đường phanh Sph (m) 70.14 57.92 49.36 43.02 12 Gia tốc phanh trung bình (m/s2) 0.50 0.60 0.71 0.82 13 Năng lượng thu hồi Eamax (J) 23949 26437 28159 29416 14 Ev (năng lượng động năng của xe thu

hồi tại vận tốc phanh vo) (J) 91937 91937 91937 91937 15 Tỉ lệ thu năng đạt được α (Eamax/Ev) % 26.05 28.76 30.63 32.00 Các biểu đồ từ Hình 3.8 đến Hình 3.17 đã thể hiện quá trình phanh thu năng thủy lực của xe mô hình từ vận tốc vo=30km/h đến khi xe dừng (vo=0 km/h) ở tay số 3, khối lượng xe m=2400kg, với các trường hợp áp suất làm việc ban đầu pgo ở các mức khác nhau 75; 100;

125; 150bar.

Kết quả chỉ ra quá trình phanh thu năng thủy lực phản ánh phù hợp với quy luật vật lý.

65

Với áp suất làm việc ban đầu của bình áp năng, với áp suất càng tăng thì thời gian dừng xe tph giảm (tph = 16,78; 13,8; 11,7; 10,2 s), gia tốc phanh trung bình avtb càng tăng tăng lên (avtb = 0,5; 0,6; 0,71; 0,82 m/s2), quãng đường phanh Sph giảm (70,1; 57,9; 49,3; 43m), tỉ lệ năng lượng thu được α càng tăng lên (.