NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE BUS CHẠY TRONG THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

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

1. 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:

1.  Lực phanh riêng ()

Xét theo điều kiện phanh an toàn ta có lực phanh cực đại:

Suy ra lực phanh riêng cực đại  

1.  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:

1.  Thời gian ngắn nhất khi  phanh ()

Gia tốc cực đai khi phanh:

Vậy   trong đó  là tốc độ xe bắt đầu phanh.

1.  Quãng đường phanh ngắn nhất ()

Khi phanh xe chuyển động chậm dần nên

Vậy quãng đường phanh ngắn nhất:

1.  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