Tài liệu Luận văn thạc sỹ kĩ thuật máy và thiết bị cơ gới hoá nông nghiệp khảo sát động lực học và quỹ đạo chuyển động của xe uaz 469khi phanh

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Tr−êng ®¹i häc n«ng nghiÖp i --------- --------- ®Æng ®×nh hiªn Kh¶o s¸t ®éng lùc häc vµ quü ®¹o chuyÓn ®éng cña xe uaz - 469 khi phanh LuËn v¨n th¹c sÜ kü thuËt Chuyªn ngành: Kü thuËt m¸y v thiÕt bÞ c¬ giíi hãa n«ng l©m nghiÖp M s : 60.52.14 Ng−êi h−íng dÉn khoa häc: PGS.TS. N«ng V¨n V×n Hµ N I - 2007 Lêi cam ®oan T«i xin cam ®oan r»ng nh÷ng sè liÖu v kÕt qu¶ nghiªn cøu trong luËn v¨n n y l trung thùc v ch−a hÒ ®−îc sö dông ®Ó b¶o vÖ mét häc vÞ n o. T«i xin cam ®oan r»ng mäi sù gióp ®ì cho viÖc thùc hiÖn luËn v¨n n y ® ®−îc c¶m ¬n v c¸c th«ng tin trÝch dÉn trong luËn v¨n n y ®Òu ® ®−îc chØ râ nguån gèc. T¸c gi¶ §Æng §×nh Hiªn Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………2 Lêi c¶m ¬n Trong qu¸ tr×nh thùc hiÖn ®Ò t i n y, t«i ® nhËn ®−îc sù h−íng dÉn, chØ b¶o v gióp ®ì tËn t×nh cña c¸c thÇy, c« gi¸o trong Khoa C¬ §iÖn v c¸c thÇy c« trong tr−êng. Nh©n dÞp n y, cho phÐp t«i ®−îc b y tá lßng biÕt ¬n ch©n th nh v s©u s¾c ®Õn: T«i xin ch©n th nh c¶m ¬n thÇy gi¸o PGS.TS. N«ng V¨n V×n ® chØ b¶o tõ viÖc ®Þnh h−íng ban ®Çu, gi¶i quyÕt tõng néi dung ®Ò t i, ®Õn söa ®æi nh÷ng sai sãt ®Ó ho n th nh luËn v¨n. T«i xin ch©n th nh c¶m ¬n tËp thÓ c¸n bé, gi¸o viªn bé m«n §éng Lùc Khoa C¬ §iÖn v to n thÓ c¸c thÇy c« gi¸o trong Khoa C¬ §iÖn - Tr−êng §¹i häc N«ng nghiÖp I - H Néi. T«i xin b y tá lßng biÕt ¬n ch©n th nh ®Õn c¸c thÇy c« gi¸o ® trùc tiÕp gi¶ng d¹y t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp t¹i tr−êng v c¸c thÇy c« gi¸o Khoa Sau §¹i Häc - Tr−êng §¹i häc n«ng nghiÖp I - H Néi. T«i xin ch©n th nh c¶m ¬n Ban gi¸m hiÖu, c¸c thÇy c« Khoa C¬ Giíi Tr−êng Cao ®¼ng nghÒ c¬ khÝ n«ng nghiÖp ® t¹o ®iÒu kiÖn gióp ®ì t«i ho n th nh ®Ò t i n y. T«i xin ch©n th nh c¶m ¬n sù nhiÖt t×nh gióp ®ì cña gia ®×nh v ng−êi th©n ®Æc biÖt l vî t«i ® lu«n lu«n ®éng viªn t¹o mäi ®iÒu kiÖn thuËn lîi cho t«i trong qu¸ tr×nh häc tËp, nghiªn cøu v ho n th nh luËn v¨n n y. Mét lÇn n÷a t«i xin b y tá lßng biÕt ¬n s©u s¾c nhÊt cña m×nh tíi tÊt c¶ nh÷ng tËp thÓ v c¸ nh©n ® d nh cho t«i mäi sù gióp ®ì quý b¸u, céng t¸c v t i trî kinh phÝ cho t«i trong qu¸ tr×nh ho n th nh luËn v¨n. T«i xin ch©n th nh c¶m ¬n ! T¸c gi¶ §Æng §×nh Hiªn Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………3 Môc lôc Trang Lêi cam ®oan i Lêi c¶m ¬n ii Môc lôc iii Danh môc c¸c b¶ng v Danh môc c¸c h×nh v 1.Më ®Çu 1 1.1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò t i 1 1.2. Môc ®Ých, néi dung v ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò t i 3 1.2.1. Môc ®Ých nghiªn cøu cña ®Ò t i 3 1.2.2. Néi dung v ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu 3 1.3. §èi t−îng nghiªn cøu cña ®Ò t i 4 2. Tæng quan vÒ vÊn ®Ò nghiªn cøu 5 2.1. C¬ së lý luËn ®Ó ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh phanh « t« 5 2.1.1. NhiÖm vô, yªu cÇu cña hÖ thèng phanh trªn « t« 5 2.1.2. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ phanh 6 2.1.3. TÝnh æn ®Þnh h−íng cña « t« khi phanh 9 2.1.4. §iÒu kiÖn ®¶m b¶o phanh tèi −u 11 2.2. Tæng quan vÒ ®éng lùc häc ®iÒu khiÓn v quü ®¹o chuyÓn ®éng 14 cña « t« 2.2.1. M« h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña « t« 14 2.2.2. VÊn ®Ò an to n giao th«ng v quü ®¹o chuyÓn ®éng 16 2.3. §iÒu chØnh ®éng lùc häc h−íng ®Ó n©ng cao tÝnh an to n chñ ®éng 18 cña « t« 2.3.1. Ph−¬ng ph¸p ®iÒu chØnh ®éng lùc häc h−íng 18 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………4 ii 2.3.2. C¸c hÖ thèng ®iÒu chØnh ®éng lùc häc h−íng 18 2.4. NhËn xÐt chung 22 3. X©y dùng m« h×nh to¸n nghiªn cøu, kh¶o s¸t tÝnh chÊt ®éng lùc 24 häc v quü ®¹o chuyÓn ®éng cña xe khi phanh 3.1. M« h×nh to¸n häc 24 3.1.1. Ph−¬ng ph¸p to¸n häc m« t¶ quü ®¹o chuyÓn ®éng cña « t« 24 3.1.2. X©y dùng m« h×nh to¸n 25 3.2. Ph−¬ng ph¸p kh¶o s¸t 37 3.2.1. X©y dùng ch−¬ng tr×nh tÝnh 37 3.2.2. C¸c ph−¬ng ¸n kh¶o s¸t 40 3.2.3. Th«ng sè ®Çu v o 41 3.3. KÕt qu¶ kh¶o s¸t 42 3.3.1. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña sù cè mÊt m« men phanh trªn c¸c b¸nh 42 xe ®Õn c¸c chØ tiªu phanh v tÝnh æn ®Þnh h−íng cña « t« khi phanh 3.3.2. Kh¶o s¸t ¶nh h−ëng cña sù cè chËm t¸c dông dÉn ®éng phanh 58 trªn c¸c b¸nh xe ®Õn c¸c chØ tiªu phanh v tÝnh æn ®Þnh h−íng cña « t« khi phanh 3.4. NhËn xÐt chung 4. Nghiªn cøu thùc nghiÖm 73 75 4.1. X¸c ®Þnh m« men qu¸n tÝnh cña xe UAZ-469 75 4.1.1. Môc ®Ých thÝ nghiÖm 75 4.1.2. Ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm 75 4.1.3. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm 77 4.2. ThÝ nghiÖm qu¸ tr×nh phanh cña xe UAZ-469 79 4.2.1. Môc ®Ých v ph−¬ng ph¸p thÝ nghiÖm 79 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………5 iii 4.2.2. KiÓm chøng m« h×nh 85 4.2.3. NhËn xÐt 95 KÕt luËn chung v ®Ò nghÞ 97 KÕt luËn 97 §Ò nghÞ 97 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………6 iv Danh môc c¸c b¶ng Trang B¶ng 3.1. Ph−¬ng ¸n kh¶o s¸t cho c¸c tr−êng hîp phanh khi kh«ng 42 xoay b¸nh l¸i v cã sù cè mÊt m« men phanh trªn c¸c b¸nh xe B¶ng 3.2. Ph−¬ng ¸n kh¶o s¸t cho c¸c tr−êng hîp phanh xe khi kh«ng 61 xoay b¸nh l¸i v cã sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh trªn c¸c b¸nh xe B¶ng 3.3. Tæng hîp kÕt qu¶ kh¶o s¸t 73 B¶ng 4.1. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh m« men qu¸n tÝnh « t« UAZ-469 77 B¶ng 4.2. KÕt qu¶ thÝ nghiÖm qu¸ tr×nh phanh xe « t« UAZ-469 89 B¶ng 4.3. So s¸nh qu¸ tr×nh phanh LT & TN khi phanh xe trªn ®−êng 95 th¼ng v kh«ng cã sù cè Danh môc c¸c h×nh H×nh 2.1. ¶nh h−ëng cña vËn tèc ban ®Çu v0 v hÖ sè b¸m ϕ ®Õn qu ng 8 ®−êng phanh nhá nhÊt. H×nh 2.2. S¬ ®å x¸c ®Þnh gãc xoay th©n xe v ®é lÖch cña « t« khi phanh 11 H×nh 2.3. C¸c lùc t¸c dông lªn « t« khi phanh 11 H×nh 2.4. M« h×nh hÖ thèng ®iÒu khiÓn cña « t« 15 H×nh 3.1. Quan hÖ ®éng häc cña « t« trong m« h×nh ph¼ng tæng qu¸t 25 H×nh 3.2. X¸c ®Þnh vÞ trÝ träng t©m « t« t¹i mét thêi ®iÓm nhÊt ®Þnh 28 H×nh 3.3. S¬ ®å x¸c ®Þnh gia tèc träng t©m « t« 28 H×nh 3.4. M« h×nh ph¼ng tæng qu¸t cña « t« 29 H×nh 3.5. M« h×nh tÝnh to¸n cho « t« trong tr−êng hîp kh«ng xoay b¸nh l¸i 31 H×nh 3.6. S¬ ®å lùc t¸c dông lªn « t« khi phanh Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………7 v 32 H×nh 3.7. S¬ ®å x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc ngang cña c¸c b¸nh xe 34 (khi quay tr¸i) H×nh 3.8. S¬ ®å x¸c ®Þnh c¸c ph¶n lùc ngang cña c¸c b¸nh xe 34 (khi quay ph¶i) H×nh 3.9. S¬ ®å x¸c ®Þnh vËn tèc cña c¸c b¸nh xe (khi quay vßng tr¸i) 35 H×nh 3.10. S¬ ®å x¸c ®Þnh vËn tèc cña c¸c b¸nh xe (khi quay vßng ph¶i) 36 H×nh 3.11. S¬ ®å x¸c ®Þnh quü ®¹o biªn cña « t« 39 H×nh 3.12. Quü ®¹o chuyÓn ®éng khi xe ®i th¼ng mÊt phanh ®Òu 43 trªn c¸c b¸nh xe H×nh 3.13. Quü ®¹o chuyÓn ®éng khi xe ®i th¼ng mÊt phanh ®Òu ë 45 c¸c b¸nh trªn cïng mét cÇu H×nh 3.14. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng 47 v cã sù cè mÊt 25% m« men phanh trªn b¸nh 1 H×nh 3.15. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng 50 v cã sù cè mÊt 25% m« men phanh trªn b¸nh 4 H×nh 3.16. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng 53 v cã sù cè mÊt 25% m« men phanh trªn b¸nh 1 & 3 H×nh 3.17. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng 56 v cã sù cè mÊt 25% m« men phanh trªn b¸nh 1 & 4 H×nh 3.18. §å thÞ lùc phanh trªn b¸nh xe sè 1 v b¸nh xe sè 2 58 H×nh 3.19. §å thÞ lùc phanh trªn b¸nh xe sè 3 v b¸nh xe sè 4 59 H×nh 3.20. §å thÞ lùc phanh trªn b¸nh xe thø i khi cã sù cè 60 chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh H×nh 3.21. Quü ®¹o chuyÓn ®éng khi xe ®i th¼ng cã sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh trªn tÊt c¶ c¸c b¸nh xe Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………8 vi 62 H×nh 3.22. Quü ®¹o chuyÓn ®éng khi xe ®i th¼ng cã sù cè chËm t¸c dông 63 cña dÉn ®éng phanh gièng nhau ë c¸c b¸nh xe trªn cïng mét cÇu H×nh 3.23. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng v cã 64 sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh 0.15 s ë b¸nh xe sè 1 H×nh 3.24. Gi¶i thÝch hiÖn t−îng cã sù cè chËm t¸c dông cña 65 dÉn ®éng phanh ë b¸nh xe sè 1 H×nh 3.25. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng v cã 67 sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh 0.15 s ë b¸nh xe sè 4 H×nh 3.26. Gi¶i thÝch hiÖn t−îng cã sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng 68 phanh ë b¸nh xe sè 4 H×nh 3.27. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng 69 v cã sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh 0.15 s ë c¸c b¸nh xe sè 1&3 H×nh 3.28. Gi¶i thÝch hiÖn t−îng cã sù cè chËm t¸c dông cña 70 dÉn ®éng phanh ë c¸c b¸nh xe sè 1 & 3 H×nh 3.29. C¸c kÕt qu¶ kh¶o s¸t khi xe phanh gÊp trªn ®−êng th¼ng 71 v cã sù cè chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh 0.15 s ë c¸c b¸nh xe sè 1 & 4 H×nh 3.30. Gi¶i thÝch hiÖn t−îng cã sù cè chËm t¸c dông cña 72 dÉn ®éng phanh ë c¸c b¸nh xe sè 1 & 4 H×nh 4.1. S¬ ®å treo « t« b»ng 2 d©y mÒm, khi ® biÕt to¹ ®é träng t©m 75 H×nh 4.2. S¬ ®å bè trÝ thiÕt bÞ ghi dao ®éng l¾c cña « t« ®−îc treo 76 H×nh 4.3. §å thÞ dao ®éng l¾c v xung ghi ®−îc trong mét thÝ nghiÖm 77 H×nh 4.4. Mét sè h×nh ¶nh trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm x¸c ®Þnh 78 m« men qu¸n tÝnh xe UAZ-469 H×nh 4.5. S¬ ®å nguyªn lý ho¹t ®éng cña Sensor − V1 Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn thvii s k thu t …………………………………9 c 81 H×nh 4.6. S¬ ®å kÕt nèi thiÕt bÞ 82 H×nh 4.7. S¬ ®å truyÒn th«ng tin ®o vËn tèc xe 83 H×nh 4.8. S¬ ®å nguyªn lý ®o v xö lý th«ng tin ®o 84 H×nh 4.9. S¬ ®å xö lý th«ng tin thÝ nghiÖm ®o vËn tèc xe trong Dasylab 7.0 84 H×nh 4.10. Mét sè h×nh ¶nh trong qu¸ tr×nh thÝ nghiÖm phanh 85 H×nh 4.11. S¬ ®å x¸c ®Þnh vÞ trÝ l¾p sensor V1 trªn xe thÝ nghiÖm 87 H×nh 4.12. S¬ ®å cÊu t¹o c¬ cÊu phanh xe UAZ – 469 88 H×nh 4.13. H×nh ¶nh c¸c chi tiÕt cña c¬ cÊu phanh xe UAZ – 469 88 H×nh 4.14. Sù thay ®æi vÞ trÝ cam lÖch t©m cña c¬ cÊu phanh trong c¸c 89 thÝ nghiÖm H×nh 4.15. KÕt qu¶ xö lý sè liÖu b»ng phÇn mÒm DASYLAB 7.0 90 (ThÝ nghiÖm N0_1, N0_2) H×nh 4.16. KÕt qu¶ xö lý sè liÖu b»ng phÇn mÒm DASYLAB 7.0 91 (ThÝ nghiÖm N0_3, N0_4) H×nh 4.17. KÕt qu¶ xö lý sè liÖu b»ng phÇn mÒm DASYLAB 7.0 92 (ThÝ nghiÖm N0_5) H×nh 4.18. So s¸nh qu¸ tr×nh phanh LT & TN khi xe chuyÓn ®éng th¼ng 93 v kh«ng cã sù cè mÊt phanh, V0=37km/h H×nh 4.19. So s¸nh qu¸ tr×nh phanh LT & TN khi xe chuyÓn ®éng th¼ng 94 v kh«ng cã sù cè mÊt phanh, V0=50km/h Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………10 viii 1. Më ®Çu 1.1. TÝnh cÊp thiÕt cña ®Ò tµi Trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y, ng nh vËn t¶i « t« n−íc ta ph¸t triÓn nhanh c¶ vÒ sè l−îng v chñng lo¹i. §ång h nh víi nã l sù gia t¨ng c¸c vô tai n¹n giao th«ng ®Õn møc b¸o ®éng cao. “Theo Uû Ban An To n Giao Th«ng Quèc Gia, tÝnh ®Õn hÕt th¸ng 11 n¨m 2006 trªn ®Þa b n c¶ n−íc ta x¶y ra trªn 13.000 vô tai n¹n giao th«ng l m chÕt h¬n 11.000 ng−êi v h¬n 10.000 ng−êi bÞ th−¬ng. §øng ®Çu vÉn l giao th«ng ®−êng bé víi 12.732 vô, 11.123 ng−êi bÞ chÕt, 10.047 ng−êi bÞ th−¬ng. còng theo b¸o c¸o UBATGT Quèc Gia, tõ ®Çu n¨m tíi nay ® cã thªm trªn 74.000 xe « t« v trªn 2,3 triÖu xe m« t« ®¨ng ký míi n©ng tæng sè ph−¬ng tiÖn c¬ giíi ®−êng bé c¶ n−íc lªn tíi 965.000 xe « t« v 18,4 triÖu xe m« t« c¸c lo¹i” . [11]. Tai n¹n giao th«ng kh«ng nh÷ng g©y thiÖt h¹i lín vÒ ng−êi, m cßn g©y thiÖt h¹i lín vÒ t i s¶n cña nh n−íc v cña c«ng d©n. “ Theo thèng kª cña c¸c n−íc th× trong tai n¹n giao th«ng ®−êng bé (72 ÷ 80)% do con ng−êi g©y ra nh− l¸i xe say r−îu, buån ngñ, mÖt mái v.v, (1,5 ÷ 5)% do h− háng m¸y mãc, trôc trÆc vÒ kü thuËt v (18 ÷ 23)% do m«i tr−êng. Trong nguyªn nh©n h− háng do m¸y mãc, trôc trÆc vÒ kü thuËt th× tû lÖ tai n¹n do c¸c côm cña « t« v m¸y kÐo g©y nªn ®−îc thèng kª nh− sau: Phanh ch©n 52,2 – 74,4% Phanh tay 4,9 – 16,1% L¸i 4,9 – 19,2% Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………11 ¸nh s¸ng B¸nh xe 2,3 – 8,7% 2,5 – 10% C¸c h− háng kh¸c 2 – 18,2% Tõ c¸c sè liÖu trªn thÊy r»ng, tai n¹n do hÖ thèng phanh chiÕm tû lÖ cao nhÊt trong c¸c tai n¹n do kü thuËt g©y nªn” . [1]. HÖ thèng phanh ¶nh h−ëng quyÕt ®Þnh ®Õn tÝnh an to n chuyÓn ®éng cña « t« v v× thÕ viÖc nghiªn cøu n©ng cao chÊt l−îng hÖ thèng phanh còng nh− n©ng cao sù hiÓu biÕt cña nh÷ng ng−êi l¸i xe vÒ c¸c tÝnh n¨ng kü thuËt v b¶n chÊt cña c¸c qu¸ tr×nh phanh « t« lu«n ®−îc nhiÒu ng−êi quan t©m. ViÖc nghiªn cøu thiÕt kÕ, chÕ t¹o v sö dông hîp lý hÖ thèng phanh kh«ng t¸ch rêi c¸c nghiªn cøu vÒ tÝnh chÊt ®éng lùc häc qu¸ tr×nh phanh « t«. TÝnh chÊt ®éng lùc häc khi phanh phô thuéc v o ®Æc tÝnh kü thuËt cña xe, ®Æc biÖt l ®Æc tÝnh kü thuËt cña hÖ thèng phanh. Nãi c¸ch kh¸c l ®Ó cã c¬ së ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ phanh cña mét lo¹i xe cô thÓ v ®−a ra ®−îc c¸c chÕ ®é sö dông, ch¨m sãc b¶o d−ìng hîp lý cÇn thiÕt ph¶i nghiªn cøu kh¶o s¸t tÝnh chÊt ®éng lùc häc qu¸ tr×nh phanh cña lo¹i xe ®ã trong c¸c ®iÒu kiÖn sö dông kh¸c nhau. Xe UAZ−469 do Liªn X« (cò) s¶n xuÊt ®−îc nhËp v o ViÖt Nam tõ rÊt sím (kho¶ng nh÷ng n¨m 1970). Trong thêi kú chiÕn tranh chèng Mü, chñ yÕu ®−îc sö dông trong qu©n ®éi v ® ph¸t huy tèt. Sau khi chiÕn tranh kÕt thóc, c¸c xe n y ® ®−îc chuyÓn dÇn sang phôc vô nhu cÇu cña x héi trong c¸c ng nh c«ng nghiÖp, n«ng nghiÖp v vËn t¶i. Lo¹i xe n y l lo¹i xe 2 cÇu chñ ®éng, nhá gän v cã tÝnh c¬ ®éng cao cã thÓ ho¹t ®éng trªn nhiÒu lo¹i ®−êng x¸ cã ®Þa h×nh phøc t¹p nh− ®−êng n«ng th«n, ®−êng trung du miÒn nói. MÆc dï trong nh÷ng n¨m gÇn ®©y do tèc ®é gia t¨ng vÒ chñng lo¹i v sè l−îng « t« ë n−íc ta kh¸ Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th2c s k thu t …………………………………12 nhanh, nhiÒu hÖ thèng kÕt cÊu hiÖn ®¹i ® trang bÞ cho « t« nh»m tho¶ m n c ng nhiÒu nhu cÇu cña giao th«ng vËn t¶i, song trªn thùc tÕ lo¹i xe n y vÉn cßn ®−îc sö dông kh¸ nhiÒu ë mét sè c¬ quan ®¬n vÞ thuéc LLVT, ë vïng cao hoÆc ë nh÷ng n¬i cßn ®ang khã kh¨n vÒ kinh tÕ, ®Æc biÖt l ë c¸c c¬ së ® o t¹o l¸i xe. Lo¹i xe UAZ-469 thuéc thÕ hÖ kü thuËt cò, sö dông hÖ thèng phanh ®¬n gi¶n. Tuy vËy Ýt t×m thÊy c¸c t i liÖu vÒ c¸c ®Æc tÝnh ®éng lùc häc cña lo¹i xe n y. Víi nh÷ng lý do trªn v ®−îc sù nhÊt trÝ, quan t©m gióp ®ì cña PGS.TS N«ng V¨n V×n, t«i chän ®Ò t i luËn v¨n Th¹c sü: “ Kh¶o s¸t ®éng lùc häc v quü ®¹o chuyÓn ®éng cña xe UAZ-469 khi phanh” 1.2. Môc ®Ých, néi dung vµ ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu cña ®Ò tµi 1.2.1. Môc ®Ých nghiªn cøu cña ®Ò t i Nghiªn cøu qu¸ tr×nh ®éng lùc häc v quü ®¹o chuyÓn ®éng cña xe khi phanh nh»m ®−a ra c¬ së lý gi¶i mét sè tr¹ng th¸i x¶y ra tai n¹n giao th«ng, qua ®ã cã thÓ t×m ra biÖn ph¸p n©ng chÊt l−îng hÖ thèng phanh, lùa chän chÕ ®é sö dông hîp lý nh»m h¹n chÕ tai n¹n giao th«ng. 1.2.2. Néi dung v ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu Néi dung: - Nghiªn cøu tæng quan vÒ ®iÒu khiÓn ®éng lùc häc h−íng chuyÓn ®éng ®Ó n©ng cao tÝnh an to n chñ ®éng cña « t«. - T×m hiÓu c¸c th«ng sè kü thuËt cña xe UAZ- 469 - X©y dùng m« h×nh to¸n nghiªn cøu tÝnh chÊt ®éng lùc häc cña xe khi phanh. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………13 - X©y dùng ch−¬ng tr×nh tÝnh ®Ó m« pháng tÝnh chÊt ®éng lùc häc cña xe trong qóa tr×nh phanh. - Nghiªn cøu thùc nghiÖm x¸c ®Þnh m« men qu¸n tÝnh cña xe UAZ -469 l m th«ng sè ®Çu v o cña m« h×nh kh¶o s¸t qu¸ tr×nh phanh. - Kh¶o s¸t mét sè yÕu tè ¶nh h−ëng ®Õn c¸c chØ tiªu ®¸nh hiÖu qu¶ phanh v quü ®¹o chuyÓn ®éng cña xe UAZ-469. Ph−¬ng ph¸p nghiªn cøu: - ¸p dông c¸c ph−¬ng ph¸p lý thuyÕt vÒ c¬ häc, to¸n häc ®Ó x©y dùng m« h×nh nghiªn cøu ®éng lùc häc cña xe khi phanh. - Sö dông ph−¬ng ph¸p m« pháng sè v phÇn mÒm Matlab ®Ó m« pháng tÝnh chÊt ®éng lùc häc cña xe khi phanh. - Sö dông ph−¬ng ph¸p dao ®éng xo¾n ®o trùc tiÕp m« men qu¸n tÝnh cña xe. - ThÝ nghiÖm qu¸ tr×nh phanh xe « t« xe UAZ-469 l m c¬ së kiÓm chøng ®é tin cËy cña m« h×nh to¸n. 1.3. §èi t−îng nghiªn cøu cña ®Ò tµi §Ò t i chän ®èi t−îng nghiªn cøu l xe UAZ−469 do Liªn X« (cò) s¶n xuÊt . C¸c th«ng sè cña xe ®−îc tr×nh b y trong phô lôc 1. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………14 2. Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 2.1. C¬ së lý luËn ®Ó ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh phanh « t« [12] 2.1.1. NhiÖm vô, yªu cÇu cña hÖ thèng phanh trªn « t« 2.1.1.1. NhiÖm vô cña hÖ thèng phanh Qu¸ tr×nh phanh « t« l qu¸ tr×nh t¹o ra lùc c¶n chuyÓn ®éng, l m gi¶m vËn tèc ®Õn gi¸ trÞ mong muèn hoÆc ®Õn khi « t« dõng h¼n. Trªn « t« ng−êi ta sö dông ph−¬ng ph¸p dïng lùc ma s¸t sinh ra ë c¬ cÊu phanh t¹o ra m« men c¶n chuyÓn ®éng quay cña b¸nh xe. XÐt vÒ mÆt biÕn ®æi n¨ng l−îng, qu¸ tr×nh phanh l qu¸ tr×nh biÕn ®æi ®éng n¨ng chuyÓn ®éng cña « t« th nh nhiÖt n¨ng sinh ra gi÷a hai bÒ mÆt ma s¸t cña c¬ cÊu phanh v gi÷a b¸nh xe víi mÆt ®−êng, gi÷a c¸c phÇn tö vËt liÖu chÕ t¹o b¸nh xe. ChÝnh v× vËy ®Ó mét hÖ thèng phanh cã hiÖu qu¶ nã ph¶i tho¶ m n mét lo¹t c¸c yªu cÇu riªng. 2.1.1.2. C¸c yªu cÇu ®èi víi hÖ thèng phanh - Kh¶ n¨ng tÝch nhiÖt cña hÖ thèng phanh: ®©y chÝnh l kh¶ n¨ng hÖ thèng phanh cã thÓ biÕn ®æi ®éng n¨ng chuyÓn ®éng cña « t« th nh nhiÖt n¨ng v th¶i ra m«i tr−êng xung quanh. Yªu cÇu n y ®ßi hái vËt liÖu l m ®«i bÒ mÆt ma s¸t ph¶i cã tÝnh n¨ng l m viÖc ë nhiÖt ®é cao m kh«ng l m thay ®æi tÝch chÊt vËt lý, kh¶ n¨ng t¶n nhiÖt nhanh chãng cña phanh, kh¶ n¨ng n y phô thuéc rÊt nhiÒu v o bÒ mÆt l m viÖc. - Yªu cÇu vÒ thêi gian chËm t¸c dông : khi hÖ thèng phanh l m viÖc bao giê còng cã sù trÔ. Sù trÔ ®ã c ng nhiÒu qu¸ tr×nh phanh c ng kÐm hiÖu qu¶. V× vËy yªu cÇu n y l thêi gian chËm t¸c dông cña hÖ thèng phanh c ng ng¾n c ng tèt. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………15 - Yªu cÇu vÒ lùc b¸m trong qu¸ tr×nh phanh: ®©y l yªu cÇu tËn dông kh¶ n¨ng b¸m cña « t« víi mÆt ®−êng. Lùc phanh ®¹t cùc ®¹i khi cã trÞ sè ®¹t b»ng lùc b¸m Pp = Pω. NÕu lùc phanh lín h¬n lùc b¸m Pp > Pω b¸nh xe sÏ bÞ tr−ît lª. - Yªu cÇu ®¶m b¶o sù æn ®Þnh cña « t« khi phanh v kh¶ n¨ng ®iÒu khiÓn cña « t«. - Yªu cÇu vÒ nh¶ phanh: Yªu cÇu n y ®ßi hái qu¸ tr×nh phanh « t« ph¶i ®−îc kÕt thóc ngay khi ng−êi l¸i rêi ch©n khái b n ®¹p phanh. 2.1.2. C¸c chØ tiªu ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ phanh §Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ cña qu¸ tr×nh phanh « t« cã thÓ sö dông c¸c chØ tiªu sau: gia tèc chËm dÇn lín nhÊt jmax, qu ng ®−êng phanh nhá nhÊt Smin, thêi gian phanh nhá nhÊt tmin v lùc phanh riªng. C¸c chØ tiªu trªn ®−îc x¸c ®Þnh trong ®iÒu kiÖn phanh « t« kh«ng kÐo r¬ mooc v ng¾t ly hîp ®Ó t¸ch ®éng c¬ ra khái hÖ thèng truyÒn lùc. 2.1.2.1. Gia tèc chËm dÇn khi phanh j max = g δj (ϕ cos α ± sin α ) (2-1) Trong ®ã: δ j - hÖ sè tÝnh ®Õn ¶nh h−ëng cña cña c¸c chi tiÕt chuyÓn ®éng quay kh«ng ®Òu trong hÖ thèng truyÒn lùc. Khi phanh trªn ®−êng n»m ngang (α = 0): j max = g ϕ δj (2-2) Tõ c¸c c«ng thøc trªn thÊy r»ng, ®Ó t¨ng gia tèc chËm dÇn khi phanh cÇn gi¶m hÖ sè δj . V× vËy khi phanh ®ét ngét, ng−êi l¸i cÇn c¾t ly hîp ®Ó t¸ch ®éng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………16 c¬ ra khái hÖ thèng truyÒn lùc nh»m l m gi¶m δj v t¨ng jmax. Gia tèc phanh cùc ®¹i phô thuéc v o hÖ sè b¸m ϕ gi÷a lèp v mÆt ®−êng. Gi¸ trÞ cña hÖ sè b¸m ϕ phô thuéc v o kÕt cÊu lèp, t×nh tr¹ng mÆt ®−êng. Trªn ®−êng nhùa tèt ϕ = 0,75 ÷ 0,8 . NÕu coi δj ≈ 1 v g = 10 m/s2 th× gia tèc phanh cùc ®¹i trªn ®−êng nhùa tèt cã thÓ ®¹t trÞ sè jmax = 7,5 ÷ 8 m/s2 . 2.1.2.2. Thêi gian phanh t min = δ j v0 ϕg (2-3) Tõ biÓu thøc (2-3) ta thÊy thêi gian phanh nhá nhÊt phô thuéc v o vËn tèc b¾t ®Çu phanh v0 , hÖ sè δj v hÖ sè b¸m ϕ gi÷a b¸nh xe víi mÆt ®−êng. §Ó gi¶m thêi gian phanh cÇn gi¶m hÖ sè δj b»ng c¸ch c¾t ly hîp khi phanh ®Ó t¸ch ®éng c¬ khái hÖ thèng truyÒn lùc. 2.1.2.3. Qu·ng ®−êng phanh Qu ng ®−êng phanh l chØ tiªu quan träng nhÊt ®Ó ®¸nh gi¸ chÊt l−îng phanh cña « t«. V× vËy trong tÝnh n¨ng kü thuËt cña « t«, c¸c nh chÕ t¹o th−êng cho biÕt qu ng ®−êng phanh cña « t« øng víi vËn tèc b¾t ®Çu phanh ® ®Þnh. So víi c¸c chØ tiªu kh¸c th× qu ng ®−êng phanh l chØ tiªu m ng−êi l¸i xe cã thÓ nhËn thøc ®−îc mét c¸ch trùc quan v dÔ d ng t¹o ®iÒu kiÖn cho ng−êi l¸i xe xö lý tèt trong khi phanh « t« trªn ®−êng. 2 δ j v0 S min = 2ϕg (2-4) Spmin- Qu ng ®−êng phanh ng¾n nhÊt (tÝnh tõ khi b¸t ®Çu phanh ®Õn khi xe dõng h¼n). Qua biÓu thøc (2-4) ta thÊy ®Ó gi¶m qu ng ®−êng phanh nhá nhÊt cÇn gi¶m hÖ sè δj , cho nªn nÕu ng−êi l¸i c¾t ly hîp tr−íc khi phanh th× qu ng ®−êng Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………17 7 phanh sÏ ng¾n h¬n. Trªn h×nh 1.3 biÓu diÔn sù phô thuéc gi÷a qu ng ®−êng phanh S víi vËn tèc ban ®Çu v1 v hÖ sè b¸m ϕ . S (m) 120 100 80 ϕ = 0,3 60 40 ϕ = 0,5 20 ϕ = 0,7 0 11,1 5,5 16,6 22,2 v, m/s H×nh 2.1. ¶nh h−ëng cña vËn tèc ban ®Çu v0 v hÖ sè b¸m ϕ ®Õn qu·ng ®−êng phanh nhá nhÊt [12] C«ng thøc (2-4) cho thÊy qu ng ®−êng phanh phô thuéc v o vËn tèc v0 theo quy luËt bËc 2. Qua ®ã thÊy r»ng, vËn tèc v0 c ng cao th× qu ng ®−êng phanh S c ng lín, ng−îc l¹i hÖ sè b¸m ϕ c ng t¨ng th× S c ng gi¶m. 2.1.2.4. Lùc phanh v lùc phanh riªng Lùc phanh v lùc phanh riªng l chØ tiªu ®¸nh gi¸ chÊt l−îng phanh v th−êng ®−îc sö dông khi thö phanh trªn bÖ thö. Lùc phanh sinh ra ë c¸c b¸nh xe « t« ®−îc x¸c ®Þnh theo c«ng thøc: Pp = Mp rb (2-5) Lùc phanh riªng p l lùc phanh tÝnh trªn mét ®¬n vÞ träng l−îng to n bé G cña xe, nghÜa l : Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………18 p= Pp (2-6) G Lùc phanh riªng cùc ®¹i nhËn ®−îc khi lùc phanh ®¹t cùc ®¹i: pmax = Pp max G = ϕG = ϕ G (2-7) Khi ®¸nh gi¸ chÊt l−îng phanh cña « t« « t« cã thÓ sö dông mét trong bèn chØ tiªu trªn. Trong ®ã qu ng ®−êng phanh l ®Æc tr−ng nhÊt, v× nã cho phÐp ng−êi l¸i h×nh dung ®−îc vÞ trÝ xe sÏ dõng tr−íc mét ch−íng ng¹i vËt m hä ph¶i xö trÝ ®Ó khái x¶y ra tai n¹n khi ng−êi l¸i xe phanh ë vËn tèc n o ®Êy. Do ®ã, chØ tiªu n y th−êng ®−îc sö dông ®Ó ®¸nh gi¸ hiÖu qu¶ t¸c ®éng cña phanh. Lùc phanh v lùc phanh riªng thuËn lîi khi ®¸nh gi¸ chÊt l−îng phanh trªn bÖ thö. Tuy nhiªn, khi phanh « t« kh«ng thÓ dõng ngay m sÏ dõng c¸ch vÞ trÝ lóc b¾t ®Çu phanh mét kho¶ng n o ®ã. Kh«ng nh÷ng thÕ m « t« cßn bÞ lÖch khái h−íng chuyÓn ®éng tr−íc lóc b¾t ®Çu phanh. V× vËy ®Ó ®¸nh gi¸ qu¸ tr×nh phanh th× ngo i viÖc nghiªn cøu c¸c chØ tiªu nªu trªn cÇn ph¶i nghiªn cøu tÝnh æn ®Þnh h−íng cña « t« trong qu¸ tr×nh phanh. 2.1.3. TÝnh æn ®Þnh h−íng cña « t« khi phanh TÝnh æn ®Þnh khi phanh cña « t« l kh¶ n¨ng gi÷ ®−îc quü ®¹o chuyÓn ®éng cña « t« nh− ý muèn cña ng−êi l¸i trong qu¸ tr×nh phanh « t«. §Ó ®¸nh gi¸ tÝnh æn ®Þnh cña « t« khi phanh, ng−êi ta sö dông hai chØ tiªu ®ã l ®é lÖch th©n xe (gãc quay th©n xe) v h nh lang phanh. 2.1.3.1. Gãc quay th©n xe ε : (gãc quay trôc ®èi xøng däc cña xe), gãc n y ®−îc x¸c ®Þnh ë thêi ®iÓm cuèi cïng cña qu¸ tr×nh phanh so víi ph−¬ng chuyÓn ®éng tr−íc khi phanh. Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th9c s k thu t …………………………………21 Trong qu¸ tr×nh phanh th× trôc däc cña « t« cã thÓ bÞ xoay ®i mét gãc ε n o ®ã so víi h−íng quü ®¹o chuyÓn ®éng. Sì dÜ nh− vËy l tæng lùc phanh b¸nh xe bªn ph¶i v tæng lùc phanh b¸nh xe bªn tr¸i cã sù kh¸c nhau do ®ã t¹o ra m« men quay vßng Mq quanh trôc th¼ng ®øng Z ®i qua träng t©m A cña « t«. Gi¶ sö PPp > PPt th× « t« sÏ quay vßng theo chiÒu mòi tªn nh− h×nh vÏ víi m« men quay vßng: Mp=(PPT-PPP).B/2 (2.8) Gãc quay th©n xe cho phÐp tèi ®a khi phanh ë vËn tèc b¾t ®Çu phanh cho tr−íc. ë n−íc ta hiÖn nay qui ®Þnh (Tiªu chuÈn sè 22 – TCN 224 – 2000 cña bé giao th«ng vËn t¶i ViÖt Nam – 2000) ®èi víi « t« khi phanh trªn ®−êng cã hÖ sè b¸m ϕ = 0,6, vËn tèc ban ®Çu khi phanh l 30 km/h, gãc lÖch tè ®a 80 [3]. 2.1.3.2. §é lÖch cña « t« khi phanh (h nh lang phanh) §é lÖch n y ®−îc x¸c ®Þnh b»ng kho¶ng c¸ch tõ ®iÓm A xa nhÊt cña «t« ë cuèi qu¸ tr×nh phanh ®Õn mÆt ph¼ng däc trung tuyÕn cña «t« tr−íc khi phanh Mq O T/2 N ε T Y O’ m A H×nh 2.2. S¬ ®å x¸c ®Þnh gãc xoay th©n xe v ®é lÖch cña « t« khi phanh §Ó x¸c ®Þnh ®é lÖch AN ta xÐt nh− sau: gi¶ sö r»ng «t« ®ang ch¹y trong h nh lang cã chiÒu réng T v trôc däc cña «t« trïng víi trôc däc cña h nh lang. Lóc b¾t ®Çu phanh träng t©m cña «t« ë vÞ trÝ O, cuèi qu¸ tr×nh phanh träng t©m Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c s k thu t …………………………………22 10