NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE BUS CHẠY TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
NỘI DUNG ĐỒ ÁN
TRƯỜNG ĐHCN TP HCM Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam
KHOA CN ĐỘNG LỰC Độc Lập – Tự Do - Hạnh Phúp
-
NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP
Họ và tên:
Nghành: Công Nghệ Kỹ Thuật Ôtô Niên khóa:
Tên đề tài: Tính toán ổn định phanh đối với loại xe bus chạy trong TP HCM
- Yêu cầu:
- Thu thập số liệu cụ thể một loại xe bus
- Tính toán giá trị cụ thể của các thông số
- Đánh giá tính ổn định và an toàn đối với loại xe bus khi phanh
- Tính toán theo ngôn ngữ lập trình đồ họa ( Labview)
2. Nội dung:
- Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường thẳng
- Đặc tính an toàn của xe khi phanh trên đường vòng
- Đánh giá và nhận xét
- Đĩa mềm lưu kết quả đồ án
PHỤ LỤC
LỜI MỞ ĐẦU
LỜI CẢM ƠN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN
NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN PHẢN BIỆN
Chương 1 : Các thông số kỹ thuật của xe bus SAMCO – BG4W..................................... 1
1.1 Bảng thông số kỹ thuật.............................................................................................. 1
1.2 Thông số tính toán phanh.......................................................................................... 2
Chương 2 : Đặc tính động lực học khi phanh..................................................................... 3
2.1 Phanh bánh xe............................................................................................................. 3
2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh..................................................... 4
2.3 Lực phanh riêng.......................................................................................................... 5
2.4 Gia tốc chậm dần khi phanh..................................................................................... 5
2.5 Thời gian ngắn nhất khi phanh................................................................................. 5
2.6 Quãng đường phanh ngắn nhất................................................................................. 5
2.7 Giản đồ phanh............................................................................................................. 6
2.7.1 Gia tốc phanh trung bình........................................................................... 6
2.7.2 Quãng đường phanh tối thiểu.................................................................... 7
2.8 Tính toán các thông số động học ở 6 tay số truyền............................................... 8
Chương 3 : Sự hãm cứng của các bánh xe khi phanh........................................................ 9
3.1 Hãm cứng khi xe chuyển động thẳng...................................................................... 9
3.1.1 Khi hãm cứng ở các bánh sau................................................................... 9
3.1.2 Khi hãm cứng ở các bánh trước............................................................. 10
3.2 Hãm cứng khi xe quay vòng................................................................................... 10
3.2.1 Cầu sau bị hãm cứng............................................................................... 10
3.2.2 Cầu trước bị hãm cứng............................................................................ 11
3.2.3 Hai cầu đồng thời bị hãm cứng.............................................................. 11
3.3 Góc lệch hướng khi phanh xe................................................................................. 11
Chương 4 : Các thông số phanh xe an toàn...................................................................... 13
4.1 Mức độ hãm phanh.................................................................................................. 13
4.2 Thời gian giảm tốc khi phanh xe an toàn.............................................................. 14
Chương 5 : Các trường hợp phanh xe trên đường............................................................ 17
5.1 Trường hợp phanh xe đột ngột............................................................................... 17
5.1.1 Áp lực phanh............................................................................................ 17
5.1.2 Thời gian phanh xe................................................................................... 18
5.1.3 Tốc độ chậm dần....................................................................................... 19
5.1.4 Gia tốc chậm dần...................................................................................... 19
5.1.5 Tốc độ an toàn khi phanh đột ngột................................................... 20
5.2 Trường hợp phanh xe từ từ...................................................................................... 21
5.2.1 Áp lực phanh............................................................................................. 21
5.2.2 Thời gian giảm áp lực phanh của hệ thống phanh............................... 21
5.2.3 Tốc độ xe an toàn khi phanh................................................................... 23
5.3 Trường hợp phanh xe trên đường dốc................................................................... 24
5.3.1 Mô men cần thiết để lên dốc.................................................................. 24
5.3.2 Thời gian điều chỉnh để tăng hệ số bám theo sự tăng trưởng độ trượt 25
5.3.3 Áp lực phanh khi xe lên dốc................................................................... 25
5.3.4 Thời gian tác dụng của hệ thống phanh................................................. 26
5.3.5 Tốc độ phanh an toàn............................................................................... 27
Chương 6 : Đánh giá và kết luận........................................................................................ 28
6.1 Đánh giá..................................................................................................................... 28
6.2 Kết luận..................................................................................................................... 28
VẼ ĐỒ THỊ BẰNG PHẦN MỀM ĐỒ HỌA LABVIEW.............................................. 30
PHỤ LỤC......................................................................................................................... 32
TÀI LIỆU THAM KHẢO................................................................................................ 33
CHƯƠNG 1
CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE BUS SAMCO – BG4W
1.1 Bảng thông số kỹ thuật
1. ĐỘNG CƠ |
||
Động cơ |
Động cơ Diesel 4HK1 E2N, 4 kỳ, 4 xy lanh thẳng hàng, làm mát bằng nước, tăng áp, làm mát khí nạp, phun nhiên liệu trực tiếp. |
|
Dung tích công tác |
5193 (cm3) |
|
Tỉ số nén |
17,5 : 1 |
|
Công suất tối đa |
110/2600 (HP/rpm) |
|
Mô men xoắn tối đa |
404/1500 – 2600 (Kg.m/rpm) |
|
Đường kính xy lanh và hành trình piston |
115 x 125 (mm) |
|
2 . THÔNG SỐ VỀ TÍNH NĂNG CHUYỂN ĐỘNG |
||
Tốc độ tối đa |
112 (Km/h) |
|
Khả năng leo dốc cực đại (%) |
31 |
|
Hộp số |
Hộp số cơ khí 6 số tiến, 1 số lùi |
|
Tỷ số truyền các tay số |
5,979 : 3,434 : 1,862 : 1,297 : 1,000 : 0,759 |
|
Tỷ số truyền tay số lùi |
5,701 |
|
3 . PHANH |
||
Phanh chính |
Tang trống/ tang trống |
|
Dẫn động phanh |
Thủy lực, trợ lực chân không |
|
Phanh tay |
Tang trống tác dụng lên trục thứ cấp của hộp số |
|
Dẫn động |
Cơ khí |
|
3.THÔNG SỐ KÍCH THƯỚC |
||
Chiều dài cơ sở |
L = 4715 (mm) ; a = 2738 (mm) ; b = 1437 (mm) |
|
Chiều dài đầu xe |
1470 (mm) |
|
Chiều dài đuôi xe |
2580 (mm) |
|
Kích thước xe: Dài x Rộng x Cao (L, B, H) |
8225 x 2310 x 2920 (mm) |
|
4.THÔNG SỐ VỀ TRỌNG LƯỢNG |
||
Trọng lượng không tải |
5500 (kg) |
|
Trục trước |
2295 (kg) |
|
Trục sau |
3205 (kg) |
|
Trọng lượng hành khách |
3000 (kg) |
|
Trọng lượng toàn tải |
8500 (kg) |
|
Trục trước |
2925 (kg) |
|
Trục sau |
5575 (kg) |
|
Bán kính quay vòng tối thiểu |
8750 (mm) |
|
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước khi đầy tải |
2738 (mm) |
|
Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau khi đầy tải |
1437 (mm) |
|
Số hành khách cho phép chở |
50 ( 28 chỗ ngồi + 22 chỗ đứng ) |
|
Thông số lốp |
8,25 – 16 |
|
1.2 Thông số tính toán phanh
Trọng lượng tính toán:
Hệ số chiều cao trọng tâm:
Hệ số phân bố lực phanh lên cầu sau:
Bán kính động học bánh xe:
Thông số bánh xe: 8,25 – 16
Suy ra bán kính động học bánh xe:
Hệ số bám khi bắt đầu phanh:
Hệ số bám cuối quá trình phanh:
Mô men quán tính bánh xe:
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau:
Góc lên dốc:
Xét tốc độ lúc bắt đầu phanh:
Gia tốc trọng trường:
CHƯƠNG 2
ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC KHI PHANH
- Phanh bánh xe
Nhìn vào hình vẽ ta có phương trình cân bằng mômen:
Trong đó :
- Lực phanh xe
- Mô men phanh
- Mô men cản lăn
- Mô men quán tính
Khi xe dừng hẳn thì đạt cực đại, lúc đó
Để xe không bị trượt ta xét điều kiện an toàn, với lực bám
Điều kiện phanh an toàn:
Với: - độ bám của mặt đường
- Trọng lượng của xe
2.2 Phương trình tính toán động lực học khi phanh
Hình 1-1: Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Phương trình cân bằng động lực học của xe khi phanh:
- Lực cản lên dốc ()
- Lực cản gió ()
- Tiết diện ngang của xe
- Tốc độ chuyển động của xe
- Hệ số cản gió
- Lực cản lăn ()
- Lực cản lăn ở bánh xe cầu trước và cầu sau
- Phản lực ở bánh xe cầu trước và cầu sau
- Hệ số cản lăn
- Góc lên dốc
- Lực quán tính (
- Gia tốc chuyển động của xe
- Hệ số ảnh hưởng của các chi tiết chuyển động quay
g - Gia tốc trọng trường
Vậy:
- Lực phanh riêng ()
Xét theo điều kiện phanh an toàn ta có lực phanh cực đại:
Suy ra lực phanh riêng cực đại
- Gia tốc chậm dần khi phanh ()
Trong quá trình phanh tốc độ giảm rất nhanh:
Khi phanh xe dừng hẳn lực cản lăn:
Lúc này lực phanh cực đại sẽ là:
Xét điều kiện an toàn ta có:
- Thời gian ngắn nhất khi phanh ()
Gia tốc cực đai khi phanh:
Vậy trong đó là tốc độ xe bắt đầu phanh.
- Quãng đường phanh ngắn nhất ()
Khi phanh xe chuyển động chậm dần nên
Vậy quãng đường phanh ngắn nhất:
- Giản đồ phanh
Hình 1-2: Giản đồ phanh
Thời gian phanh bao gồm:
- Thời gian phản ứng của tài xế,
- Thời gian bắt đầu đạp phanh đến khi phanh có tác dụng,
- Thời gian phanh bắt đầu tăng từ ,
- Thời gian xe bắt đầu giảm tốc đến khi dừng hẳn
Suy ra tổng thời gian phanh:
2.7.1 Gia tốc phanh trung bình ()
Để xác định gia tốc phanh trung bình, trên giản đồ phanh vẽ BC // Ot sao cho diện tích tứ giác ABCD bằng diện tích tứ giác EFKD:
(1)
Trong đó:
Thay tất cả vào (1) ta được:
Chọn ; và ta được:
2.7.2 Quãng đường phanh tối thiểu
Quãng đường phanh tối thiểu được tính qua diện tích hình thang AB’F’D:
thay
Ta tính được quãng đường phanh tối thiểu:
..............................................
CHƯƠNG 6
ĐÁNH GIÁ VÀ KẾT LUẬN
6.1 Đánh giá
Ổn định phanh là một trong những chỉ tiêu đánh giá chất lượng hệ thống phanh, khi xảy ra mất ổn định sẽ làm cho xe không tuân theo sự điều khiển của người lái, làm mất an toàn khi lái xe.
- Nguyên nhân
- Do các yếu tố kĩ thuật của nhà thiết kế
- Tải trọng phân bố không đều giữa các bánh xe
- Điều kiện mặt đường không đảm bảo (hệ số bám thay đổi)
- Khắc phục
Khi chạy xe trên đường ô tô cần trang bị hệ thống điều hòa lực phanh nhằm giảm hiện tượng hãm cứng bánh xe và phân phối lực phanh hợp lý như hệ thống phanh chống hãm cứng ABS.
Ngoài ra tính ổn định của xe khi phanh còn phụ thuộc nhiều vào kinh nghiệm và khả năng xử lí của tài xế, để lái xe an toàn cần:
- Phân bố tải trọng đều trên xe
- Chạy xe với tốc độ cho phép
- Khi phanh xe trên đường có hệ số bám cao sang đường có hệ số bám thấp tài xế cần phải giảm tốc độ và lực tác dụng lên bàn đạp phanh
6.2 Kết luận
- Việc nghiên cứu đã giải quyết được vấn đề cơ bản nhất
- Áp dụng các kiến thức đã học tính toán các thông số động lực học khi phanh
- Khảo sát tính ổn định phanh của xe chạy trên đường có hệ số bám thay đổi
- Tính toán an toàn phanh theo ngôn ngữ lập trình đồ họa Labview
- Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định của ôtô khi phanh
- Những nghiên cứu trong đề tài có ý nghĩa
- Để đánh giá các đặc tính phanh của ôtô thì phải kết hợp cả công thức lý thuyết và thực nghiệm
- Tạo cơ sở lý thuyết tương đối đủ về hệ thống phanh trên ô tô từ đó nghiên cứu và thiết kế tiếp theo về hệ thống phanh trên xe ô tô
- Cho người sử dụng bổ xung nhận thức về kĩ năng điều khiển xe
- Tạo cơ sở lý thuyết tương đối đủ về hệ thống phanh trên ô tô để làm tài tham khảo cho sinh viên
VẼ ĐỒ THỊ BẰNG PHẦN MỀM ĐỒ HỌA LABVIEW
Sau khi đã cài đặt phần mềm đồ họa labview cho máy tính ta tiến hành lập trình
Giả sử vẽ hình 5-7: Đồ thị áp lực phanh phụ thuộc góc lên dốc
- Khởi động chương trình labview
- Chọn dạng biểu đồ: Trên cửa sổ Front Panel> right click >Graph Indicators>Express XY Graph
- Chọn loại bảng tính: Trên cửa sổ Block Diagram> Right click >Mathematics>Scripts & Formulas>1D & 2D Evaluation>Eval được bảng tính.
Formula: Hàm cần vẽ đồ thị
Number of points: số điểm cần xác định để vẽ một đồ thị chọn: 1000
Start: Giá trị hoành độ nhỏ nhất
End: Giá trị hoành độ lớn nhất (góc lên dốc lớn nhất là )
X Values: Giá trị nằm trong khoảng
Y Values: Giá trị tính được tương ứng với góc
- Liên kết bảng tính và biểu đồ:
Trên cửa sổ Block Diagram: Right click tại vị trí number of points>create>contron
Tương tự các vị trí khách ta được
Trên cửa sổ Front Panel ta được:
PHỤ LỤC
Danh sách các bảng tham khảo
Bảng 1: Giá trị của hệ số cản lăn
Loại đường |
Hệ số cản lăn ứng với |
Đường nhựa tốt |
0,015-0,018 |
Đường nhựa bê tông |
0,012-0,015 |
Đường rải đá |
0,023-0,03 |
Đường đất khô |
0,025-0,035 |
Đường đất sau khi mưa |
0,05-0,15 |
Đường cát |
0,1-0,3 |
Đất sau khi cày |
0,12 |
Bảng 2: Hệ số bám đối với từng loại đường
Loại đường |
Tình trạng mặt đường |
Hệ số bám |
Đường nhựa hoặc bê tông |
Khô và sạch Ướt |
0,7-0,8 0,35-0,45 |
Đường đất |
Pha sét Khô |
0,5-0,6 0,2-0,4 |
Đường cát |
Khô Ướt |
0,2-0,3 0,4-0,5 |
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Lý thuyết ô tô, Nguyễn Văn Phụng, trường Đại học Công Nghiệp TP Hồ Chí Minh, 2006
2. Lý thuyết ô tô, Nguyễn Tước, nhà xuất bản giáo dục, 2002
3. Lý thuyết ô tô máy kéo, Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Minh Tài, Lê Thị Vàng, nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội, 2005