Luận án Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN THANH TꢀNG
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƢỜNG
CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐOÀN XE
SƠ MI RƠ MOÓC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG
LUẬN ÁN TIꢁN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
Hà Nội – 2016
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI
NGUYỄN THANH TꢀNG
NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƢỜNG
CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐOÀN XE
SƠ MI RƠ MOÓC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP
NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG
Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khꢂ đꢃng lꢄc
Mꢅ sꢆ:
62520116
LUẬN ÁN TIꢁN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC
NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:
1. PGS.TS. VÕ VĂN HƯỜNG
2. PGS.TS. NGUYꢀN PHꢁ HꢂNG
Hà Nội – 2016
2
LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công tr nh nghiên cứu khoa học của tôi và tập th h ớng
dẫn. Các ph ng ph p số liệu kết quả nêu trong luận n này là trung thực và ch a từng
đ ợc công bố trong c c công tr nh nào kh c!
Hà Nội, ngày 02 tháng 12 năm 2016
Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 1 Ngƣời hƣớng dẫn khoa học 2
Nghiên cứu sinh
PGS.TS. V V n Hƣờng
PGS.TS. Ngu ễn Ph H ng
Ngu ễn Thanh T ng
i
LỜI CẢM ƠN
NCS xin trân trọng cảm n Tr ờng Đại học B ch khoa Hà Nội Viện Đào tạo Sau đại
học Viện C khí Động lực Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng đã cho phép thực hiện luận n
tại Tr ờng Đại học B ch khoa Hà Nội. Xin cảm n Viện Đào tạo Sau đại học và Viện C
khí Động lực về việc hỗ trợ và giúp đỡ nhiệt t nh cho tôi trong suốt qu tr nh thực hiện
luận n.
NCS xin gửi lời cảm n chân thành nhất tới tập th h ớng dẫn là PGS.TS. Võ Văn
H ờng và PGS.TS. Nguy n Phú H ng – Nh ng ng ời h ớng dẫn khoa học – đã tận t nh
giúp đỡ h ớng dẫn trong việc định h ớng nghiên cứu và ph ng ph p giải quyết c c vấn
đề cụ th đặt ra giúp thực hiện và hoàn thành luận n.
Tôi vô c ng biết n quí Thầy Cô trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng Viện c khí
động lực Tr ờng Đại học B ch Khoa Hà Nội luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất
đ hoàn thành luận n này.
Xin cảm n Ban Gi m hiệu và quí Thầy Cô tr ờng Đại học S phạm Kỹ thuật Vĩnh
Long đã ủng hộ động viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu.
NCS xin bày tỏ lòng biết n sâu sắc đến quí Thầy tham dự hội thảo quí Thầy phản
biện quí Thầy trong Hội đồng chấm luận n đã đóng góp c c ý kiến quý b u đ hoàn chỉnh
luận n này và định h ớng nghiên cứu trong t ng lai.
Cuối c ng tôi xin gửi lời cảm n chân thành tới gia đ nh và bạn bè nh ng ng ời đã
luôn động viên khuyến khích giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện
công trình này.
Nghiên cứu sinh
Ngu ễn Thanh T ng
ii
MỤC LỤC
LỜI CAM ĐOAN................................................................................................................... i
LỜI CẢM ƠN........................................................................................................................ii
MỤC LỤC............................................................................................................................iii
DANH MỤC CÁC H NH VÀ Đ TH ............................................................................... ix
MỞ ĐẦU............................................................................................................................... 1
1.2 T nh h nh nghiên cứu ở trong và ngoài n ớc .............................................................. 7
1.2.1 T nh h nh nghiên cứu ở Việt Nam........................................................................ 7
1.2.2 T nh h nh nghiên cứu của thế giới........................................................................ 9
1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu........................................................................................... 12
1.3.2 Đối t ợng nghiên cứu......................................................................................... 12
1.3.3 Ph ng ph p nghiên cứu.................................................................................... 13
1.4 Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận n .................................................................. 15
1.4.1 Nội dung nghiên cứu .......................................................................................... 15
1.4.2 Giới hạn của đề tài.............................................................................................. 15
1.4.3 Bố cục luận n .................................................................................................... 15
1.5 Tóm tắt ch ng 1...................................................................................................... 16
2.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM và giả thiết khi lập mô h nh....................................... 17
2.2 Ph ng ph p lập mô h nh.......................................................................................... 19
2.2.1 Định nghĩa hệ tọa độ cho ĐXSMRM................................................................. 19
2.2.2 Lực và mô men t c dụng lên ĐXSMRM............................................................ 22
2.4.2 Động lực học SMRM ph ng thẳng đứng ......................................................... 28
2.5 Ph ng tr nh động lực học ngang ĐXSMRM.......................................................... 30
2.5.1 Ph ng tr nh động lực học ngang XĐK............................................................ 30
2.5.2 Ph ng tr nh động lực học ngang SMRM ......................................................... 31
2.6 Ph ng tr nh động lực học b nh xe........................................................................... 33
2.7 X c định c c lực và mô men liên kết......................................................................... 35
2.7.1 Lực liên kết của hệ thống treo ............................................................................ 35
2.7.3 Tính lực liên kết lốp-đ ờng tại tâm vết tiếp xúc bánh xe................................... 41
2.8 Kết luận ch ng 2 ..................................................................................................... 46
iii
3.1.1 Hàm điều khi n của lái xe .................................................................................. 48
3.1.2 Gi trị đầu vào của các ph ng trình vi phân..................................................... 49
3.3 Khảo s t hiệu quả phanh ĐXSMRM......................................................................... 54
thẳng ............................................................................................................................ 54
đ ờng thẳng................................................................................................................. 63
trên đ ờng thẳng.......................................................................................................... 72
đ ờng vòng.................................................................................................................. 80
vòng ............................................................................................................................. 89
3.5 Kết luận ch ng 3 ................................................................................................... 100
4.1 Mục tiêu và đối t ợng thí nghiệm ........................................................................... 103
4.1.1 Mục tiêu thí nghiệm.......................................................................................... 103
4.1.2 Đối t ợng thí nghiệm........................................................................................ 103
4.2.1 X c định phản lực Fz ........................................................................................ 104
4.2.2. X c định lực tiếp tuyến Fx ............................................................................... 105
4.2.3 X c định hệ số b m dọc.................................................................................... 106
4.3. Thiết bị thí nghiệm phanh ĐXSMRM.................................................................... 108
4.3.1 Cảm biến đo lực kéo Loadcell ZSGB-A-30T................................................... 109
4.4 Qui tr nh thí nghiệm ................................................................................................ 112
4.4.1 Công việc chuẩn bị ........................................................................................... 112
4.4.2 Lắp đặt cảm biến và thiết bị thí nghiệm ........................................................... 113
4.4.3 Qu tr nh thí nghiệm......................................................................................... 115
4.5 Kết quả thí nghiệm .................................................................................................. 117
4.6 Ki m chứng mô h nh ............................................................................................... 118
4.7 Tính sai số gi a thí nghiệm và mô phỏng ............................................................... 120
4.8 Kết luận ch ng 4 ................................................................................................... 121
K T LUẬN VÀ KI N NGH ........................................................................................... 123
1. Kết quả đạt đ ợc và đóng góp mới của luận n ........................................................ 123
1.1. C c kết quả đã đạt đ ợc...................................................................................... 123
1.2. Về ph ng ph p ................................................................................................. 124
2. nghĩa thực ti n ....................................................................................................... 124
3. H ớng nghiên cứu tiếp theo ...................................................................................... 124
TÀI LI U THAM KHẢO................................................................................................. 126
PHỤ LỤC .............................................................................................................................. 1
iv
1. Phụ lục 1: Thông số đầu vào khảo s t của ĐXSMRM.................................................. 1
2. Phụ lục 2: Kết quả cân khối l ợng ĐXSMRM thí nghiệm ........................................... 3
5. Phụ lục 5: Kết quả khảo s t hiệu quả phanh ĐXSMRM............................................... 6
thẳng .............................................................................................................................. 6
đ ờng thẳng................................................................................................................. 12
trên đ ờng thẳng.......................................................................................................... 18
đ ờng vòng.................................................................................................................. 26
đ ờng vòng.................................................................................................................. 36
đ ờng vòng.................................................................................................................. 46
6. Phụ lục 6. Tính sai số gi a thí nghiệm và mô phỏng .................................................. 56
v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU Vꢀ CHỮ VIẾT TẮT
Ký hiệu
XĐK
Đơn vị
Giải nghĩa
Xe đầu kéo (Tractor)
SMRM
S mi r moóc (Semi-trailer)
ĐXSMRM
G(OXYZ)
B(Cxyz)
MBS
Đoàn xe s mi r moóc (Tractor Semi-trailer)
Hệ tọa độ cố định G
Hệ tọa độ vật hoặc hệ tọa độ cục bộ B
Hệ nhiều vật (Multi Body System)
Hệ thống phanh chống bó cứng bánh xe (Anti-lock Brake
System)
Hệ thống điều khi n lực kéo (Traction Control System)
Hệ thống phanh khí nén điều khi n bằng điện tử
(Electronic Pneumatic Brake)
ABS
TCS
EPB
ESP
i
j
Điều khi n ổn định điện tử (Electronic Stability Programe)
Số cầu của đoàn xe s mi r moóc, i = 1÷6
j = 1 b nh xe bên tr i j = 2 b nh xe bên phải; j = 1÷2
x c 1 , y c 1 , zc 1
m
m
Chuy n vị XĐK trong hệ tọa độ cục bộ B(C1xc1yc1zc1)
Chuy n vị SMRM trong hệ tọa độ cục bộ B(C2xc2yc2zc2)
x c 2 , y c 2 , zc 2
l1
l2
l3
lk1
hc1
l4
l5
l6
lk2
hc2
hk1
hk2
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
m
Khoảng c ch từ cầu 1 đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ cầu 2 đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ cầu 3 đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ tâm khớp yên ngựa đến trọng tâm XĐK
Chiều cao từ mặt đ ờng đến trọng tâm XĐK
Khoảng c ch từ cầu 4 đến trọng tâm SMRM
Khoảng c ch từ cầu 5 đến trọng tâm SMRM
Khoảng c ch từ cầu 6 đến trọng tâm SMRM
Khoảng c ch từ tâm chốt kéo đến trọng tâm SMRM
Chiều cao từ mặt đ ờng đến trọng tâm SMRM
Chiều cao từ mặt đ ờng đến tâm khớp yên ngựa
Chiều cao từ mặt đ ờng đến tâm chốt kéo
Chiều cao từ mặt đ ờng đến đi m đặt lực liên kết ngang
gi a khối l ợng đ ợc treo và không đ ợc treo cầu thứ i
Vết b nh xe cầu thứ i
hBi
m
2bi
2wi
ij
m
m
Khoảng c ch hai chốt nhíp cầu thứ i
rad
Độ
Độ
Độ
Độ
Độ
Độ
Góc quay quanh trục y của b nh xe thứ ij
Góc quay thân XĐK quanh trục yc1, xc1, zc1
Góc quay thân SMRM quanh trục yc2, xc2, zc2
Góc lệch gi a thân XĐK và thân SMRM
Góc quay vô lăng
c1 , c1 ,
c 2 , c 2 ,
c1
c 2
c 2
K
c1
k
1 1 , 1 2
ij
Góc quay b nh xe dẫn h ớng bên tr i và bên phải
Góc lệch bên của b nh xe thứ ij
sxij
Hệ số tr ợt dọc của b nh xe thứ ij
Hệ số b m dọc hệ số bám ngang của b nh xe thứ ij
Hệ số b m dọc lớn nhất và nhỏ nhất của b nh xe
xij, yij
x,max, x,min
vi
Hệ số b m ngang lớn nhất và nhỏ nhất của b nh xe
Góc quay thanh cân bằng dọc 1 2 3 của hệ thống treo
Tọa độ tâm vết tiếp xúc b nh xe thứ ij
y,max, y,min
1 j , j ,
Độ
2
3 j
xij, yij
zc 1 , zc 1
m, m/s2 Chuy n vị gia tốc ph ng thẳng đứng trọng tâm XĐK
m, m/s,
x
y
c1 , x c1 , x c1
Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng dọc trọng tâm XĐK
m/s2
m, m/s,
c1 , y c1 , y c1
zc 2 , zc 2
Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng ngang trọng tâm XĐK
m/s2
m, m/s2 Chuy n vị gia tốc ph ng thẳng đứng trọng tâm SMRM
m, m/s,
x
, x , x c 2
Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng dọc trọng tâm SMRM
m/s2
c 2
c 2
m, m/s, Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng ngang trọng tâm
y
, y , y c 2
m/s2
SMRM
c 2
c 2
Chuy n vị vận tốc ph ng dọc tâm vết tiếp xúc bánh xe
thứ ij
Chuy n vị vận tốc ph ng ngang tâm vết tiếp xúc b nh xe
thứ ij
x
, x
m, m/s
ij
ij
ij
ij
y
, y
m, m/s
m, m/s2 Chuy n vị gia tốc ph ng thẳng đứng tâm b nh xe thứ ij
A ij , A ij
m, m/s, Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng thẳng đứng trọng tâm
z A i , z A i , z A i
x A i , x A i A i
y A i , y A i A i
m/s2
m, m/s,
m/s2
cầu thứ i
Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng dọc trọng tâm cầu thứ i
m, m/s, Chuy n vị vận tốc gia tốc ph ng ngang trọng tâm cầu
m/s2
m
thứ i
zk 1 , z
Chuy n vị ph ng thẳng đứng tâm khớp yên ngựa
k 2
Chuy n vị ph ng thẳng đứng của đầu trên hệ thống treo
b nh xe thứ ij
zij
m
Chuy n vị ph ng thẳng đứng của đầu d ới hệ thống treo
b nh xe thứ ij
Biên độ mấp mô mặt đ ờng của b nh xe thứ ij
Khoảng dịch chuy n ph ng dọc của phản lực thẳng đứng
t c dụng lên b nh xe thứ ij
m
m
m
ij
hij
exij
Khoảng dịch chuy n ph ng ngang của phản lực thẳng
đứng t c dụng lên b nh xe thứ ij
eyij
m
c
m
Chiều dài thanh cân bằng dọc của hệ thống treo
Khối l ợng đ ợc treo XĐK và SMRM
Khối l ợng XĐK và SMRM
Khối l ợng không đ ợc treo cầu thứ i
Khối l ợng xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
mc1, mc2
Mc1, Mc2
mAi
kg
kg
kg
kg
mk
m/s2
Gia tốc ph ng dọc xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
x
k
FRk
Fwxk
Fmk
Fk
N
N
N
N
kgm2
kgm2
Lực cản lăn xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực cản không khí ph ng x xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực tại móc kéo của xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Lực kéo của xe kéo ĐXSMRM thí nghiệm
Mô men quán tính trục y khối l ợng đ ợc treo XĐK và
SMRM
Jy1, Jy2
Jy11, Jy12
Mô men quán tính trục y thanh cân bằng dọc số 1 của hệ
vii
thống treo bên tr i và bên phải
Mô men qu n tính trục y thanh cân bằng dọc số 2 của hệ
thống treo bên tr i và bên phải
Mô men qu n tính trục y thanh cân bằng dọc số 3 của hệ
thống treo bên tr i và bên phải
Mô men qu n tính trục y của b nh xe thứ ij
Lực đàn hồi của hệ thống treo b nh xe thứ ij
Lực cản của hệ thống treo b nh xe thứ ij
Lực đàn hồi h ớng kính của lốp thứ ij
Phản lực tại chốt kéo ph ng x, y, z
Diện tích cản không khí ph ng x, y
Hệ số khí động của không khí ph ng x y
Mật độ không khí
Jy21, Jy22
kgm2
kgm2
kgm2
N
Jy31, Jy32
JAyij
FCij
FKij
FCLij
Fkx, Fky, Fkz
Ax, Ay
Cwx, Cwy
N
N
N
m2
kg/m3
Cw1, Cw2
C1, C2
Ai
Tâm khí động của XĐK và SMRM
Trọng tâm XĐK và SMRM
Trọng tâm của cầu thứ i
Lực t c dụng tại tâm vết tiếp xúc b nh xe thứ ij ph ng x,
y, z
Tổng c c lực t c dụng lên XĐK qui về trọng tâm C1
ph ng x y z
Tổng c c lực t c dụng lên SMRM qui về trọng tâm C2
ph ng x y z
F x ij F y ij F z ij
,
,
N
N
N
F x c 1 , F y c 1 , Fzc 1
F x c 2 , F y c 2 , Fzc 2
F x ij
N
N
Lực dọc của b nh xe thứ ij t c dụng lên khung xe
Tải trọng tĩnh t c dụng lên b nh xe thứ ij
FG ij
MAij
MBij
Nm
Nm
Mô men chủ động b nh xe thứ ij
Mô men phanh b nh xe thứ ij
Tổng mô men t c dụng lên XĐK qui về trọng tâm C1
quanh trục xc1, yc1, zc1
Tổng mô men t c dụng lên SMRM qui về trọng tâm C2
quanh trục xc2, yc2, zc2
Lực cản lăn b nh xe thứ ij; FRij = Fzijfij
Hệ số cản lăn b nh xe thứ ij
Mxc1, Myc1, Mzc1
Mxc2, Myc2, Mzc2
Nm
Nm
N
FRij
fij
Lực liên kết ngang gi a khối l ợng đ ợc treo và không
đ ợc treo cầu thứ i
Fi
N
m
B n kính động của lốp thứ ij ; rdij r0 ij (hij ij )
rdij
t
B n kính tĩnh của lốp thứ ij ;
r0 ij r fij
r0ij
rij
m
m
m
ij
B n kính thiết kế của lốp thứ ij
t
fij
Độ võng tĩnh lốp thứ ij
t
f d ij
m
m
Độ võng động hành tr nh trả hệ thống treo b nh xe thứ ij
Độ võng động hành tr nh nén hệ thống treo b nh xe thứ ij
n
f d ij
Cij
Kij
CLij
N/m
Ns/m
N/m
Độ cứng hệ thống treo b nh xe thứ ij
Hệ số cản hệ thống treo b nh xe thứ ij
Độ cứng h ớng kính của lốp thứ ij
viii
DANH MỤC CÁC HꢁNH Vꢀ Đꢂ THꢃ
Hình 1.1 Các loại đoàn xe của Mỹ [30]................................................................................ 4
Hình 1.2 Các loại đoàn xe theo DAF [27] ............................................................................ 4
Hình 1.3 Các loại đoàn xe phức hợp [16]............................................................................. 5
Hình 1.4 Các loại đoàn xe theo ti u chu n i t Nam [12] ................................................... 6
Hình 1.5 oàn xe SMRM nghi n cứu [48].......................................................................... 12
Hình 1.6 Cấu trúc các dạng mô hình [36] .......................................................................... 14
Hình 2.1 Khối lượng đoàn xe sơ mi rơ mooóc .................................................................... 18
Hình 2.3 Ngoại lực tác dụng l n XSMRM ....................................................................... 23
Hình 2.4 Sơ đ động lực học X K trong m t ph ng đư ng ............................................... 25
Hình 2.6 Sơ đ động lực học X K phương th ng đứng...................................................... 27
Hình 2.7 Sơ đ động lực học SMRM phương th ng đứng .................................................. 29
Hình 2.8 Sơ đ động lực học ngang X K ........................................................................... 31
Hình 2.9 Sơ đ động lực học ngang SMRM........................................................................ 32
Hình 2.10 Sơ đ động lực học bánh xe................................................................................ 35
Hình 2.11 Mô hình h thống treo ........................................................................................ 35
Hình 2.12 c tính đàn h i của h thống treo nhíp [13].................................................... 35
Hình 2.13 ộng lực học thanh c n b ng dọc của c u 2,3 .................................................. 36
Hình 2.14 ộng lực học thanh c n b ng dọc của c u 4,5,6 ............................................... 37
Hình 2.15 Quan h hình học theo phương z của xe đ u o............................................... 38
Hình 2.16 Quan h hình học theo phương z của SMRM..................................................... 39
Hình 2.17 Quan h hình học theo phương z của c u xe...................................................... 40
Hình 2.18 Sơ đ động học h p y n ngựa........................................................................... 40
Hình 2.19 ực li n t tại h p y n ngựa của XSMRM ................................................... 41
Hình 2.20 Sơ đ lực li n t lốp-đư ng............................................................................... 42
Hình 2.21 Sơ đ tính lực li n t lốp-đư ng theo Ammon [13] .......................................... 45
Hình 3.1 Góc quay vô lăng.................................................................................................. 48
Hình 3.2 Mô men đ u vào khảo sát..................................................................................... 49
Hình 3.3 Cấu trúc chương trình mô phỏng ......................................................................... 53
ix
0,8 ........................................................................................................................................ 74
0,6 ........................................................................................................................................ 78
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 90
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 92
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 93
xmax=0,8 ............................................................................................................................. 98
Hình 4.1 Kích thư c XSMRM thí nghi m....................................................................... 104
Hình 4.2 ực tác dụng l n ô tô theo phương th ng đứng.................................................. 105
Hình 4.3 Sơ đ lắp đ t cảm bi n tr n XSMRM thí nghi m ............................................ 107
Hình 4.4 Sơ đ xác định hàm h số bám của bánh xe....................................................... 108
Hình 4.6 Cảm bi n Loadcell ZSGB-A-30T........................................................................ 109
Hình 4.7 gá và cảm bi n loadcell ZSGB-A-30T .......................................................... 110
Hình 4.8 Cấu tạo cảm bi n đo gia tốc............................................................................... 110
Hình 4.9 Cấu tạo cảm bi n đo số v ng quay bánh xe Encoder......................................... 111
Hình 4.10 gá cảm bi n đo số v ng quay bánh xe........................................................ 111
Hình 4.11 Sơ đ hối bộ thu nh n và x l tín hi u NI ..................................................... 112
Hình 4.12 Xe o và XSMRM thí nghi m ....................................................................... 113
Hình 4.13 ắp đ t cảm bi n v n tốc góc bánh xe c u 5 và c u 6..................................... 114
Hình 4.14 ắp đ t cảm bi n đo lực dọc XSMRM........................................................... 114
Hình 4.15 Sơ đ đấu d y cảm bi n và thi t bị đo.............................................................. 115
Hình 4.16 C n hối lượng c u xe...................................................................................... 116
Hình 4.17 Xe tư i tạo đư ng ư t....................................................................................... 117
x
MỞ ĐẦU
Tꢂnh cấp thiết của đề tài
Nhằm đ p ứng nhu cầu vận chuy n ngày càng cao của xã hội các đoàn xe s mi r
moóc (ĐXSMRM) ngày càng ph t tri n đ phục vụ cho việc vận chuy n hàng hóa m y
móc thiết bị. Đoàn xe SMRM có th vận chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc và
khối l ợng lớn công suất vận chuy n cao, chi phí vận chuy n thấp, ít tiêu hao nhiên liệu,
giảm l ợng khí thải góp phần giảm n tắc giao thông và giảm ô nhi m môi tr ờng. Tuy
nhiên, việc ph t tri n ĐXSMRM cũng kéo theo nhiều hệ lụy cho xã hội cần phải khắc phục
nh : ĐXSMRM làm cầu đ ờng mau bị h hỏng; ĐXSMRM d mất ổn định và gây nhiều
tai nạn giao thông. Qua nghiên cứu thấy rằng c c vụ tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây
ra th ờng có liên quan đến hiệu quả phanh và kỹ thuật điều khi n của l i xe nhất là khi
chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc phanh trong đ ờng vòng [23]. Tai nạn giao thông
do ĐXSMRM gây ra đ ợc xã hội rất quan tâm nh ng ở Việt Nam ch a có nhiều công tr nh
nghiên cứu về nó. Hiện nay, ở Việt Nam ch a có công tr nh nào nghiên cứu về hiệu quả
phanh ĐXSMRM. Đ góp phần c ng với xã hội làm giảm tai nạn giao thông đặc biệt là tai
nạn giao thông do c c ĐXSMRM gây ra đề tài “Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường
có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm
giảm thiểu tai nạn giao thông” đ ợc chọn đ nghiên cứu.
Kết quả nghiên cứu đạt đ ợc là đã xây dựng mô hình và mô phỏng động lực học
phanh XSMRM khá gần với điều kiện thực có th khảo s t và mô phỏng c c trạng th i
phanh ĐXSMRM khi cho tr ớc c c hàm điều khi n của l i xe nh mô men chủ động, mô
men phanh, góc quay vô lăng ở c c trạng th i đ ờng có hệ số b m kh c nhau cũng nh c c
yếu tố ảnh h ởng kh c. Trong luận n cũng tr nh bày ph ng ph p đo và xây dựng hệ
thống thí nghiệm phanh ĐXSMRM. Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc đ nh gi qua 2
thông số là gia tốc phanh và ổn định phanh th hiện qua sự tr ợt b nh xe, cũng nh góc
lệch trục dọc gi a XĐK và SMRM. Mô h nh cho phép khảo s t ảnh h ởng của t c động
điều khi n xe nh c ờng độ phanh góc quay vô lăng cũng nh hệ số b m đến hiệu quả
phanh ĐXSMRM.
Đối t ợng nghiên cứu là ĐXSMRM 6 cầu chuyên d ng đ chở container 40 feet, đây
là một loại xe đ ợc sử dụng rất nhiều hiện nay ở Việt Nam. Đoàn xe SMRM có hai thân,
đ ợc nối với nhau bằng mâm xoay (khớp yên ngựa).
1
Hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc nghiên cứu bằng lý thuyết và thực nghiệm động lực
học phanh không nghiên cứu sâu về kết cấu và vật liệu của hệ thống phanh cũng nh
không nghiên cứu phản ứng của hệ thống phanh từ bàn đạp đến c cấu phanh.
Ý nghĩa khoa học và thꢄc tiễn
Hiện nay nhiều ĐXSMRM của n ớc ngoài đ ợc nhập vào Việt Nam. Một số công
ty trong n ớc cũng tham gia chế tạo lắp r p ĐXSMRM theo thiết kế và dây chuyền sản
xuất của n ớc ngoài. Hầu hết c c ĐXSMRM đ ợc chế tạo và l u hành ở Việt Nam đều
theo tiêu chuẩn đ ờng s của n ớc ngoài. Đ ờng s của Việt Nam làm ch a đủ chuẩn khí
hậu lại ẩm ớt quanh năm xe ở Việt Nam th ờng xuyên chở qu tải nên ĐXSMRM ở Việt
Nam th ờng d mất ổn định và gây tai nạn giao thông. Kết quả nghiên cứu hiệu quả phanh
ĐXSMRM của luận n là c sở ban đầu cho việc nghiên cứu động lực học phanh
ĐXSMRM theo quy định của tiêu chuẩn TCVN 7360:2008 - ISO 7634:2007, TCVN
10536:2014 - ISO 14792:2011, TCVN 10537: 2014 - ISO 14793:2011 [12], ISO 14794:
2011 [24] và tiêu chuẩn Châu u ECE-R13 [33].
Mô h nh và ch ng tr nh mô phỏng động lực học phanh ĐXSMRM cho phép khảo
sát c c trạng th i phanh ĐXSMRM nhằm t m ra quy luật và giới hạn mất ổn định của đoàn
xe khi phanh trong nh ng điều kiện đ ờng và kỹ thuật l i xe kh c nhau giúp cho l i xe có
c sở điều khi n ổn định và an toàn. Ngoài ra kết quả nghiên cứu của luận n có th làm
tài liệu tham khảo cho c c công ty chế tạo nghiên cứu thay đổi kết cấu cải tiến sản phẩm;
làm c sở cho c c nhà quản lý giao thông ban hành c c quy định về thiết kế chế tạo đăng
ki m vận hành và khai th c ĐXSMRM luận n cũng có th d ng làm tài liệu tham khảo
cho c n bộ kỹ thuật và học viên ngành công nghệ ô tô. Xa h n mô h nh và kết quả mô
phỏng có th p dụng khi nghiên cứu thiết kế phân bố mô men phanh lý t ởng và mô
phỏng hệ thống phanh khí có trang bị ABS vốn ch a đ ợc ph t tri n [52],
Điểm mới của luận án
Đoàn xe SMRM là một hệ nhiều vật cấu trúc phức tạp nên luận n sử dụng ph ng
pháp tách cấu trúc đ thiết lập mô h nh ph ng ph p này cho phép mô đun ho c c phần
tử trong c hệ d dàng thay đổi cấu trúc và đặc tính cụm d thực hiện và ph hợp với t
duy mô phỏng trên m y tính. Dựa trên ph ng ph p t ch cấu trúc và sử dụng ph ng tr nh
Newton-Euler đ thiết lập hệ ph ng tr nh động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu gồm 42
ph ng trình.
Đi m mới của luận n là đã vận dụng hợp lý ph ng ph p t ch cấu trúc hệ nhiều vật
2
mô tả ĐXSMRM 6 cầu chuy n động trong hệ tọa độ t ng đối và sử dụng hệ ph ng tr nh
Newton-Euler lập tr nh theo cấu trúc mô đun. Với ph ng ph p này có th lập mô h nh
động lực học phanh ĐXSMRM 6 cầu và cho c c loại xe t ng tự kh c nhau. Lần đầu tiên
một hệ thống thí nghiệm động lực học phanh đ ợc tr nh bày ở Việt Nam có th x c định
đ ợc hàm hệ số b m x(sx) làm thông số đầu vào cho mô h nh khảo s t và mở rộng đ
khảo s t động lực học phanh đoàn xe.
Cấu tr c của luận án
Luận n tổng cộng có 125 trang bao gồm phần mở đầu ( 3 trang); Ch ng 1: Tổng
quan vấn đề nghiên cứu (13 trang); Ch ng 2: Mô h nh động lực học phanh ĐXSMRM
(30 trang); Ch ng 3: Khảo s t động lực học phanh ĐXSMRM (56 trang); Ch ng 4: Thí
nghiệm phanh ĐXSMRM (20 trang); Kết luận và kiến nghị ( 3 trang); Tài liệu tham khảo
(52 tài liệu); Danh mục công tr nh đã công bố của luận n (10 công tr nh); luận n có 94
h nh và đồ thị 06 phụ lục.
3
Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1 Xu thế phát triển ĐXSMRM và tính cấp thiết của vấn đề nghiên
cứu
Đoàn xe là một tổ hợp của nhiều xe đ n đ ợc nối với nhau bằng khớp quay. Hiện
nay trên thế giới có rất nhiều dạng đoàn xe nh xe kéo một hay nhiều r moóc đ n hoặc xe
kéo SMRM kéo theo một số r moóc độc lập.
Theo phân loại của Mỹ [30] đoàn xe đ ợc chia thành hai nhóm c bản nh :
- Đoàn xe SMRM (h nh 1.1a): loại 3 cầu 4 cầu 5 cầu 6 cầu.
- Đoàn xe SMRM kéo r moóc (h nh 1.1b): loại 1 r moóc 2 r moóc.
a)
b)
Hình 1.1 Các loại đoàn xe của Mỹ [30]
Theo phân loại của DAF [27] có c c loại đoàn xe c bản nh sau:
- Xe đầu kéo (hình 1.2A);
- Xe tải (h nh 1.2B);
- Đoàn xe kéo r moóc (h nh 1.2C);
- Đoàn xe SMRM (h nh 1.2D).
Hình 1.2 Các loại đoàn xe theo DAF [27]
4
Ngoài ra đ nâng cao công suất vận tải theo [16] ng ời ta kết hợp c c loại c bản
trên thành đoàn xe phức hợp nh :
- Xe tải 4 cầu kéo r moóc 3 cầu (H nh 1.3A);
- Xe tải 3 cầu kéo r moóc 5 cầu (H nh 1.3B);
- Xe tải 3 cầu kéo 2 r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3C);
- Xe tải 4 cầu kéo r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3D);
- Đoàn xe SMRM kéo r moóc cầu trung tâm (H nh 1.3E);
- Đoàn xe SMRM kéo r moóc nhiều cầu (H nh 1.3F).
Hình 1.3 Các loại đoàn xe phức hợp [16]
Theo tiêu chuẩn Việt Nam TCVN 6211:2003 [12] Việt Nam có c c loại đoàn xe
đ ợc phép tham gia l u thông nh sau:
- R moóc chở kh ch (hình 1.4A);
- R moóc chở hàng (hình 1.4B);
- R moóc ki u caravan (hình 1.4C): Đ ợc thiết kế đ làm nhà ở l u động;
- S mi r moóc chở kh ch (hình 1.4D);
- S mi r moóc chở hàng (h nh 1.4E);
- Tổ hợp ô tô - r moóc chở hàng (h nh 1.4F);
- Tổ hợp ô tô - r moóc chở kh ch (h nh 1.4G);
- Đoàn xe s mi r moóc (h nh 1.4H);
5
- Đoàn xe s mi r moóc kéo r moóc (h nh 1.4K).
Hình 1.4 Các loại đoàn xe theo ti u chu n i t Nam [12]
Hiện nay trên thế giới đang có nhu cầu tăng c ờng vận tải bằng đoàn xe đ tận dụng
nh ng hạ tầng giao thông c sở đã ph t tri n nhằm giải quyết vấn đề n tắc giao thông
giảm l ợng khí thải giảm ô nhi m môi tr ờng. Nghị quyết 96 53EC của Liên minh Châu
u x c định trọng l ợng và kích th ớc xe tải nặng cho phép xe tải có tải trọng lớn h n và
dài h n nhằm phục vụ cho vận tải liên vận quốc tế việc này cho phép tăng khả năng vận
tải giảm n tắc giao thông và giảm l ợng khí thải. Tuy nhiên việc ph t tri n đoàn xe cũng
kéo theo một số hệ lụy nh tăng p lực đối với đ ờng làm giảm tuổi thọ của đ ờng đồng
thời cũng gia tăng tai nạn giao thông. Trong đó phanh là một yếu tố gây tai nạn giao thông
của đoàn xe [23].
Nhằm đ p ứng nhu cầu ngày càng cao về vận chuy n hàng hóa c c n ớc trên thế
giới đã sử dụng rất nhiều đoàn xe SMRM. Theo thống kê ở Mỹ năm 2 13 có khoảng 5 6
triệu ĐXSMRM [46]. T nh h nh sử dụng ĐXSMRM ở Châu u trong nh ng năm gần đây
cũng ph t tri n rất mạnh. Đến năm 2 12 số l ợng ĐXSMRM ở c c n ớc Châu u nh :
Ph p khoảng 310 ngàn xe Đức gần 29 ngàn xe Phần Lan h n 27 ngàn xe Tây Ban Nha
h n 25 ngàn xe Thổ Nhĩ K h n 2 ngàn xe Hà Lan h n 13 ngàn xe khoảng 100
ngàn xe Rumani gần 8 ngàn xe Công hòa Séc khoảng 50 ngàn xe [44].
Ở Việt Nam hiện nay số l ợng ĐXSMRM cũng ph t tri n rất mạnh theo số liệu của
Cục Đăng ki m Việt Nam hiện nay cả n ớc có gần 70.000 ĐXSMRM. Số l ợng
ĐXSMRM tăng mạnh ở c c địa ph ng có nhiều bến cảng khu công nghiệp cửa khẩu nh
Thành phố Hải Phòng tính đến th ng 7 năm 2 13 có khoảng 7.1 ĐXSMRM [50], thành
phố Hồ Chí Minh đến cuối năm 2 15 có gần 11.5 ĐXSMRM [49].
Đoàn xe SMRM có u đi m là vận chuy n đ ợc nhiều hàng hóa và có th vận
chuy n đ ợc nh ng hàng hóa có kích th ớc lớn nên chi phí vận chuy n thấp giảm số
l ợng xe tham gia vận chuy n giảm n tắc giao thông giảm tiêu hao nhiên liệu và ô nhi m
6
môi tr ờng. Hiện nay số l ợng hàng hóa vận chuy n bằng ĐXSMRM chiếm tỉ lệ rất cao.
Theo thống kê của Eurostat [44] đoàn xe vận chuy n khoảng 50% tổng l ợng hàng hóa
chuyên chở của c c n ớc c biệt ở Phần Lan chiếm 57 Thụy Đi n chiếm 52 .
Tuy nhiên, do ĐXSMRM có kích th ớc và khối l ợng lớn nên d mất ổn định
chuy n động và gây tai nạn giao thông. Hà Lan cho phép chiều dài tối đa 25 25m khối
l ợng tối đa 6 kg (c c n ớc Bắc u t ng ứng 18 75m và 5 kg) [52].Tai nạn giao
thông đang là nổi lo chung của toàn nhân loại. Theo thống kê của tổ chức y tế thế giới
WHO công bố ngày 19 4 2 7 [43] trung b nh mỗi năm tai nạn giao thông làm chết
khoảng 1 2 triệu ng ời và làm bị th ng khoảng 35 triệu ng ời.
Ở Mỹ vào năm 1996 và 1997 trung b nh mỗi năm có khoảng 15 ngàn vụ tai nạn lật
xe tải nặng trong đó có h n 9 ngàn ĐXSMRM [18]. Năm 2 13 có h n 35 ngàn ng ời
chết 3 8 triệu ng ời bị th ng v tai nạn giao thông [26].
Ở Việt Nam Theo thống kê của Ủy ban An toàn giao thông quốc gia năm 2 13 cả
n ớc xảy ra 31.266 vụ tai nạn giao thông làm 9.8 5 ng ời chết và 32.253 ng ời bị th ng
[45]. Năm 2 14 xảy ra 25.322 vụ tai nạn giao thông làm 8.996 ng ời chết và 24.417 ng ời
bị th ng [51].
Tai nạn giao thông xảy ra đối với ĐXSMRM do rất nhiều nguyên nhân trong đó
nguyên nhân chủ yếu là do đoàn xe mất ổn định chuy n động trên đ ờng khi tăng tốc khi
phanh, khi v ợt xe tr nh ch ớng ngại vật khi chạy trên đ ờng có hệ số b m thấp hoặc khi
đoàn xe đi vào đ ờng vòng. V vậy việc nghiên cứu ảnh h ởng của đ ờng và kỹ thuật vận
hành đến hiệu quả phanh ĐXSMRM là vấn đề có ý nghĩa thực ti n và cấp b ch trong t nh
h nh hiện nay ở Việt Nam.
1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước
1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam
Ở Việt Nam hiện nay có một số công tr nh nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô và một
số luận văn nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM đ ợc công bố tiêu bi u nh sau:
Phạm H u Nam đã nghi n cứu phương pháp đánh giá phanh ô tô [10]. T c giả đã
xây dựng đ ợc c c bi u thức to n học bi u di n quan hệ phụ thuộc gi a hệ số b m với tốc
độ chuy n động của ô tô và độ tr ợt của b nh xe với mặt đ ờng trong qu tr nh phanh; đã
sử dụng ph ng ph p thống kê vào lý thuyết quy hoạch thực nghiệm đ nghiên cứu t c
động đồng thời của nhân tố tốc độ và p suất ảnh h ởng tới sự làm việc của c cấu phanh ô
7
Tải về để xem bản đầy đủ
200 trang
20180
Free
Bạn đang xem 20 trang mẫu của tài liệu "Luận án Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông", để tải tài liệu gốc về máy hãy click vào nút Download ở trên
File đính kèm:
- luan_an_nghien_cuu_hieu_qua_phanh_tren_duong_co_he_so_bam_kh.pdf
