Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm nhằm xác định một số thông số đầu vào phục vụ cho nghiên cứu lý thuyết và minh họa một phần của nghiên cứu lý thuyết về dao động thằng đứng của xe ô tô hiệu KIA - K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn.
Do điều kiện thời gian, kinh phí và cơ sở vật chất hạn chế, luận văn không thề tiến hành tất cả các thí nghiệm để xác định tất cả các thông số đầu vào và các thí nghiệm để kiểm chứng tất cả các kết quả nghiên cứu lý thuyết. Ở đây luận văn chi tiến hành một số thí nghiệm xác định đặc trưng mấp mô mặt đường, một số thông số cơ bản của xe ô tô KIA - K2700II tải trọng 1.25 tấn và một số thí nghiệm nhằm minh họa thêm cho một số kết quả nghiên cứu lý thuyết như gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm xe KIA - K2700II tải trọng 1.25 tấn và gia tốc dao động thẳng đứng của ghế ngồi người lái.
3.2.2. Đối tượng nghiên cứu thực nghiệm
Đối tượng để thực nghiệm là xe ô tô hiệu KIA - K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn với tốc độ là 30 km/h, (hình 3.12)
3.2.3. Trang thiết bị thực nghiệm
Trong nghiên cứu thực nghiệm luận văn tiến hành nghiên cứu thực nghiệm để xác định đặc trưng mấp mô mặt đường giao thông nông thôn, một số thông số chưa biết của xe ô tô KIA - K2700II tải trọng 1.25, xác định gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe và gia tốc dao động thẳng đứng của ghế người lái xe ô tô
KIA - K2700II.
Để xác định mấp mô biên dạng mặt đường chúng tôi dùng bánh xe phụ số 5 có đường kính nhỏ lăn trên mặt đường khảo sát cùng với xe thí nghiệm (hình 3.13).
Hình 3.13 Thiết bị đo mấp mô mặt đường
Bánh xe 1 lắp và quay tự do quanh trục 2, trục này lắp ở đầu cần 4 qua ống dẫn hướng 3 , nhờ đó truc bánh xe có thể dịch chuyển theo phương thẳng đứng do mấp mô mặt đường. Cần 4 lắp với khung xe 6 bằng khớp trụ 5. Để bánh xe luôn tiếp xúc với mặt đường giữa cần 4 và khung xe 5 đặt lò xo 7. Cảm biến đo gia tốc 8 gắn với trục bánh xe để đo gia tốc thẳng đứng của trục bánh xe. Cảm biến được nối với DMC Plus bằng dây cảm biến. Có gia tốc dao động
thẳng đứng của trục bánh xe, bằng phần mềm Daysylab tích phân hai lần ta sẽ được mấp mô biên dạng đường. Mấp mô biên dạng đường là quá trình ngẫu nhiên được xử lý theo phương pháp động lực học thống kê.
Để xác định gia tốc dao động thẳng đứng của xe ô tô tô KIA - K2700II tải trọng 1.25 vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn chúng tôi dùng đầu đo gia tốc B12/1000 của CHLB Đức (hình 3.14). Đầu đo gia tốc được gắn tại
vị trí ngay trên trọng tâm xe sao cho trục dọc của đầu đo trùng với phương thẳng đứng đi qua trọng tâm xe (hình 3.14). Đầu đo được nối với DMC Plus bằng dây cảm biến, DMC Plus được kêt nôi với máy tính bằng cáp RS - 232. (Hình 3.15)
Tương tự, để xác định gia tốc dao động thẳng đứng của ghế người lái xe ôtô KIA - K2700II chúng tôi dùng đầu đo gia tốcB12/1000 của CHLB Đức.
Đầu đo gia tốc được gắn tại vị trí sao cho truc dọc của nó theo phương thẳng đứng đi qua trọng tâm ghế người lái. Đầu đo được nối với DMC Plus bằng dây cảm biến, DMC Plus được kết nối với máy tính bằng cáp RS-232 (hình 3.15) và được nuôi bằng nguồn điện một chiều từ ắc quy ô tô.
Đầu đo gia tốc có đặc tính kỹ thuật sau: - Gia tốc: 0.1 ~ 200.0 m/s2
- Điều kiện hoạt động thích hợp: 0 ~ +50 °C, < 90 % r.h. - Độ chính xác: ±5 %
- Gia tốc: 10 Hz ~ 1 kHz
- Độ phân giải lần lượt là: 0.1 m/s2; 0.1mm/s; 1μm
Máy tính được cài đặt sẵn phần mềm DMC Labplus và có cổng nối cáp RS - 232 để nối với DMC Plus.
3.2.4. Tiến hành thực nghiệm
Chúng tôi tiến hành 03 lần thí nghiệm với tốc độ chuyển động trên đường giao thông nông thôn của xe ô tô KIA –K2700II là 30 km/h
Để đo đồng thời gia tốc dao động thẳng đứng tại trọng tâm của xe, gia tốc dao động thẳng đứng của ghế người lái, mấp mô biên dạng đường tiến hành các bước sau:
- Gắn các đầu đo gia tốc vào các vị trí cần đo,
- Nối các đầu đo với thiết bị DMC Plus bằng dây cảm biến.
- Kết nối thiết bị DMC Plus với máy tính, nối nguồn cho thiết bị.DMC Plus, - Khởi động phần mềm DMC Labplus.
- Tiến hành đo.khi xe chạy ở tốc độ 30km/h. Kết quả đo được lưu dưới dạng tệp ASCII.
3.2.5. Kết quả thực nghiệm
Kết quả đo được xử lý bằng phần mềm Catman và Dasylab.
Sau khi đo được gia tốc dao động thẳng đứng của trục bánh xe phụ, dùng phần mềm Dasylab tích phân hai lần để được mấp mô biên dạng đường. Hình 3.16 giới thiệu chương trình xử lý kết quả đo mấp mô biên dạng đường bằng phần mềm Dasylab.
Hình 3.16 Chương trình xử lý kết quả đo mấp mô biên dạng đường
Từ kết quả đo gia tốc dao động thẳng đứng của trục bánh xe (hình 3.17) tích phân hai lần ta được mấp mô biên dạng đường (hình 3.18)
Mấp mô biên dạng đường là một quá trình ngẫu nhiên được xử lý theo phương pháp động lực học thống kế để được các đặc trưng, làm thông số đầu vào cho việc giải mô hình lý thuyết.
Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm xe KIA – K2700II khi vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn được trình bày ở hình 3.19.
ms 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Map mo, m -4.25E-6 -4.50E-6 -4.75E-6 -5.00E-6 -5.25E-6 -5.50E-6 -5.75E-6
Hình 3. 18 Mấp mô biên dạng mặt đường
ms 0 25 50 75 100 125 150 175 200 225 250 275 300 325 350 Gia toc, m/s2 3.0 2.5 2.0 1.5 1.0 0.5 0.0 -0.5 -1.0 -1.5 -2.0 -2.5
Hình 17 Gia tốc dao động thẳng đứng của trục bánh xe
Hình 3.19. Gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm xe
Gia tốc dao động
Đồ thị gia tốc dao động thẳng đứng của ghế người lái cho ở hình 3.20
3.2.6. Phân tích kết quả thực nghiệm
Sau khi so sánh kết quả nghiên cứu lý thuyết và thực nghiệm chúng tôi thấy có sự sai khác. Chúng tôi đưa ra một số nguyên nhân dẫn đến sự sai khác đó như sau:
- Khi xây dựng mô hình dao động lý thuyết, chúng tôi giả thiết rằng bỏ qua lực ma sát và các nguồn gây kích động trên ô tô có thể là rất đáng kể.
- Khi tiến hành thực nghiệm, không thể gắn đầu đo gia tốc vào đúng vị trí tọa độ trọng tâm của xe.
- Khi tiến hành thực nghiệm xe khó đạt được vận tốc đều theo tính toán. - Mấp nhô mặt đường khi thực nghiệm có sai lệch với đầu vào để giải mô hình lý thuyết. Như vậy với các sai số trên là có thể chấp nhận được.
Kết luận chương 3
Trong chương này chúng tôi đã xây dựng được mô hình dao động của ô tô tải KIA-K2700II tải trọng 1,25 tấn, lập được hệ phương trình vi phân dao động của xe và đã giải, mô phỏng hệ phương trình vi phân lập được. Hệ phương trình lập được, chương trình và các kết quả mô phỏng là cơ sở để khảo sát đánh giá dao động và sự
Hình 3.20. Gia tốc dao động thẳng đứng của trọng tâm ghế ngồi người lái
Gia tốc dao động
chuyển động êm dịu của xe, là căn cứ để tìm ra các giải pháp nâng cao độ êm dịu chuyển động cho xe. Bằng nghiên cứu thực nghiệm chúng tôi đã xác định được mấp mô biên dạng đường giao thông nông thôn ở địa bàn nghiên cứu, một số thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết và đo được gia tốc dao động thẳng đứng trọng tâm xe và ghế ngồi người lái. Kết quả này phần nào minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết với sai số có thể chấp nhận được.
Chương 4
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 1. Kết luận
- Luận văn đã xây dựng được mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn và xác định được hầu hết các thông số trên mô hình, làm cơ sở để thiết lập phương trình vi phân dao động của hệ.
- Bằng phương pháp ứng dụng phương trình Lagranger loại II đã thiết lập được hệ phương trình vi phân dao động xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trong mặt phẳng thẳng đứng dọc khi chuyển động trên đường giao thông nông thôn, làm cơ sở để đánh giá độ êm dịu chuyển động của xe ôtô.
- Đã giải và mô phỏng được hệ phương trình vi phân dao động của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn bằng phần mềm Matlab - Simulink với hàm kích thích dao động dạng điều hòa hình sin.
- Các kết quả khảo sát dao động của xe bằng phương pháp mô phỏng là cơ sở cho việc đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao khả năng chuyển động êm dịu của xe ô - tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn.
- Bằng nghiên cứu thực nghiệm đã xác định được mấp mô biên dạng đường giao thông nông thôn ở địa bàn nghiên cứu, gia tốc dao động thẳng đứng của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn với tốc độ 30 km/h. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm đã minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết, tuy có sai số giữa lý thuyết và thực nghiệm về biên độ, về tần số nhưng đã minh chứng cho kết quả nghiên cứu lý thuyết và sai số này là chấp nhận được.
2. Kiến nghị
Đề tài chỉ nghiên cứu dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn, còn mô hình dao động không gian của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản đề tài chưa có điều kiện nghiên cứu, vì vậy cần được nghiên cứu bổ sung để hoàn thiện về vấn đề dao động của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn.
Đề tài đã giải và mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn trong miền thời gian, chưa có điều kiện khảo sát trong miền tần số. Vậy, để đánh giá chính xác các chỉ tiêu êm dịu chuyển động của xe ô tô KIA – K2700II tải trọng 1.25 tấn vận chuyển nông sản trên đường giao thông nông thôn cần giải và mô phỏng mô hình dao động đã xây dựng trong miền tần số.
Đề tài đã lập mô hình, xây dựng hệ phương trình vi phân dao động và mô phỏng khảo sát để có thể tìm ra một số thông số hợp lý của các hệ thống treo nhưng chưa lập và giải được bài toán tối ưu. Đây cũng là vấn đề cần được tiếp tục nghiên cứu.
TÀI LIỆU THAM KHẢO Tiếng Việt
1. Nguyễn Hữu Cẩn, Thiết kế và tính toán ô tô máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà nội.
2. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng (2003), Lý thuyết ô tô máy kéo, NXB Khoa học kỹ thuật, Hà nội.
3. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam (2004), Thí nghiệm ô tô, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật Hà nội.
4. Đặng Việt Hà (2010), Nghiên cứu ảnh hưởng của một số thông số đến độ êm dịu chuyển động của ô tô khách đóng mới tại Việt nam, Luận án Tiến sĩ kỹ thuật, Đại học Giao thông vận tải Hà nội.
5. Nguyễn Hoàng Hải, Nguyễn Việt Anh (2005), Lập trình Matlab và ứng dụng, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật Hà Nội.
6. Nguyễn Phúc Hiểu (1992), Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động lên khung xương ô tô khi chuyển động trên đường, Luận án thạc sỹ kỹ thuật, Học viện kỹ thuật quân sự.
7. Võ Văn Hường (2003), Nghiên cứu hoàn thiện mô hình khảo sát dao động mô hình ô tô tải nhiều cầu, Luận án tiến sỹ kỹ thuật.
8. Đào Mạnh Hùng (1995), Xác định lực động giữa bánh xe và mặt đường của ô tô tải trong điều kiện chuyển động tại Việt Nam.
9. Nguyễn Văn Lộc (2005), Nghiên cứu ảnh hưởng của các đặc tính phi tuyến của hệ thống treo đến dao động của ô tô, Luận văn thạc sỹ kỹ thuật, Đại học bách khoa Hà nội.
10. Lê Minh Lư (2002), Nghiên cứu dao động của máy kéo bánh hơi có tính đến đặc trưng phi tuyến của các phần tử đàn hồi, Luận án Tiến sỹ kỹ thuật, Đại học Nông nghiệp I Hà nội.
11. Nguyễn Phùng Quang (2006), Matlab & Simulink, Nhà xuất bản Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội
12. Trần Văn Nghĩa (2004), Tin học ứng dụng trong thiết kế cơ khí, NXB Giáo dục.
13. Bùi Minh Trí (2005), Xác xuất thống kê và quy hoạch thực nghiệm, NXB Khoa học và kỹ thuật.
14. Lưu Văn Tuấn, Dư Quốc Thịnh, Đoàn Xuân Hải, Nghiên cứu độ êm dịu của xe ca do Việt nam đóng, Đề tài T.16/90 Đại học bách khoa Hà nội.
15. Hoàng Quốc Việt (2013), Nghiên cứu động lực học kéo của ô tô FOTON 1.25 tấn khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp, Luận văn Thạc sỹ, Đại học Lâm nghiệp Việt nam.
Tiếng Anh
16. Barski I.B (1973), Động lực học máy kéo, Nxb Chế tạo, Maxcva.
17. Dao Manh Hung, Nguyan Van Bang (2002), The equipment and the measuring autoroad roughness, International conference on automotive tecnology (ICAT), VSAE ICAT 2002, 1/4 - 4/4.
18. Derek Maxim, Hieu Nguyen, Ryan Parent, Eric Twiest, School of Engineering Grand Valley State University, Analysis of an Automobile Suspension,
August 4, 2006.
19. Muler H (1976), Beitrag zur rechnesrischen Ermittlung von Belstugen in Tragwerken Landwirtchaftlicher Fahrzeuge bein Ubequeren grober,
Fahranunnebenheiten, Dresden, TU – Diss.A
20. J.Y.Wong (1998), Theory of ground vehicle, A wiley – interscience publication John wiley & Sons, New York.
21. Journal of the Brazilian Society of Mechanical Sciences and Engineering,
Optimal design of passenger car suspension for ride and road holding, Rio de Janeiro Jan./Mar. 2008
22. Nguyen Van Tan, Luu Van Tuan, Vo Van Huong (2002), Effect of dynamics parameters on objective function in the problems of automotive dynamics,
International conference on automotive tecnology (ICAT), VSAE ICAT 2002, 1/4 - 4/4.
23. Vogel (1989), Untersuchung zum dynamiscchen Betriebsverhalten voneinem PTA beim Stationaren, Berlin, IH - Diss.A, Betrieb.
24. Wendebon J.c (1965), Die nebenheiten lanwirtchaftlicher Fahrbahnenals Schwingungserreger landwirstschaftlicher Fahrzeuge, In: Grundagen der Landtechnik, Dusseldort Sonderheft.
Internet
25. Một số trang web chuyên ngành kỹ thuật và ứng dụng phần mềm
1.http://meslab.org/mes/forumdisplay.php?f=204 2.www.vocw.edu.vn/content/m10376/latest/
3.http://www.engin.umich.edu/group/ctm/examples/susp/susp.html 4.http://www.mathworks.com/matlabcentral/fileexchange/11199
PHỤ LỤC
Phụ lục 1. Số liệu thực nghiệm đo gia tốc dao động thẳng đứng của xe KIA – K2700
Thời gian (s) Gia tốc (m/s) Thời gian (s) Gia tốc (m/s) Thời gian (s) Gia tốc (m/s) 0 0 -0.8344 65 65 0.11908 131 131 -0.369 0.01 0.01 0.893 65.01 0.01 1.128 131.01 0.01 0.288 1 1 0.213912 66 66 0.39049 132 132 0.5950 1.01 0.01 -0.07 66.01 0.01 -0.64 132.01 0.01 -0.65 2 2 -0.48316 67 67 -0.6053 133 133 -0.358 2.01 0.01 1.480 67.01 0.01 0.917 133.01 0.01 1.454 3 3 0.661302 68 68 0.68218 134 134 0.1309 3.01 0.01 0.102 68.01 0.01 -0.29 134.01 0.01 0.130 4 4 0.565149 69 69 -0.4114 135 135 -0.247 4.01 0.01 0.034 69.01 0.01 0.819 135.01 0.01 0.901 5 5 0.008042 70 70 0.49324 136 136 0.5303 5.01 0.01 0.770 70.01 0.01 0.092 136.01 0.01 0.196