Nghiên cứu chế tạo bộ đo thông số động lực học trong quá trình phanh ô tô - T2016-PC-022

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI THUYẾT MINH ĐỀ TÀI NGHIÊN CỨU KHOA HỌC VÀ CÔNG NGHỆ CẤP TRƯỜNG NĂM 2016 1. MÃ SỐ: T2016-PC-022 Nghiên cứu chế tạo bộ đo các thông số động lực học trong quá trình phanh ô tô 3. THỜI GIAN THỰC HIỆN: Từ tháng 8 năm 2016 đến tháng 7 năm 2017 4. CHỦ NHIỆM ĐỀ TÀI Họ và tên: Trần Thanh Tùng Học hàm, học vị: Tiến sĩ Đơn vị: Viện Cơ Khí Động Lực Điện thoại bộ môn: 0438692508 Điện thoại di động: 0912732182 Email: tung.

DANH SÁCH THÀNH VIÊN CHÍNH THỰC HIỆN ĐỀ TÀI STT Họ và tên Đơn vị Chữ ký 1. Trần Thanh Tùng Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng 2. Trịnh Minh Hoàng Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng 3. Dương Ngọc Khánh Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng 6.

TỔNG QUAN TÌNH HÌNH NGHIÊN CỨU THUỘC LĨNH VỰC CỦA ĐỀ TÀI Ở TRONG VÀ NGOÀI NƯỚC 6. Ngoài nước: Thiết bị đo vận tốc ô tô trong quá trình phanh được nghiên cứu và phát triển tại nhiều phòng thí nghiệm trên thế giới, nhằm phục vụ cho sản xuất của các công ty và tập đoàn lớn. Các sản phẩm nghiên cứu trong các trường đại học thường gắn với các dự án của các công ty.2 Trong nước: 1 Các thiết bị trong nước chủ yếu được nhập khẩu và phục vụ các ngành công nghiệp ô tô, đăng kiểm,. Chưa phát triển các thiết bị lắp đặt trực tiếp lên ô tô nhằm xác định vận tốc ô tô biến đổi trong quá trình phanh.

Do đó, việc phát triển một hệ thống đo có khả năng kết nối chuyển đổi với máy tính qua các thuật toán điều khiển là cần thiết cho quá trình nghiên cứu. Danh mục các công trình đã công bố (của chủ nhiệm, thành viên tham gia và những tài liệu liên quan đến đề tài). Bosch: Automotive Handbook, 2011 2. Jacob Fraden: Handbook modern sensors, 4.

Allan W M Bonnick: Vehicle electronic systems & fault diagnosis, 2003 5. Nguyễn Khắc Trai: Kỹ thuật chẩn đoán ôtô, NXB GTVT 2004 6. Leonhardt: Methods of fault diagnosis, 1997 7. Nguyễn Hữu Cẩn, Phạm Hữu Nam: Thí nghiệm ôtô, NXB KHKT 2002 8.

Rolf Isermann: Diagnosis methods for electronic controlled vehicle, 2001 9. Dương Ngọc Khánh, “Nghiên cứu, thiết kế, xây dựng mô hình điều khiển và đề xuất bộ điều khiển hệ thống động lực cho ô tô điện dẫn động 4 bánh độc lập” – Chủ nhiệm đề tài T2013-18. Dương Ngọc Khánh, “ Thiết kế và chế tạo bộ đo hệ số bám đường của bánh xe ô tô” - Chủ nhiệm đề tài T2015-219. Trịnh Minh Hoàng: “Sử dụng phần mềm Simulink mô phỏng độ mấp mô mặt đường áp dụng để khảo sát dao động ô tô”, Tuyển tập các báo cáo khoa học, Hội nghị Cơ học toàn quốc, Hà Nội, 2004.

TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Quá trình phanh ô tô là quá trình tạo ra lực cản chuyển động, làm giảm vận tốc đến giá trị mong muốn hoặc đến khi ô tô dừng hẳn. Hoặc giúp ô tô có thể đúng yên trên dốc. Nói chung trên ô tô máy kéo cũng như nhiều thiết bị máy móc khác khác người ta thường sử dụng lực ma sát sinh ra ở cơ cấu phanh. Trên ô tô lực ma sát sẽ tạo ra mô men cản chuyển động quay các bánh xe.

Xét theo góc độ biến đổi năng lượng, quá trình phanh là quá trình biến đổi động năng chuyển động của ô tô thành nhiệt năng sinh ra tại các bề mặt ma sát như giữa má phanh với các đĩa ma sát, với trống phanh hay tại bề mặt ma tiếp xúc giữa lốp xe với mặt đường, giữa các phần tử vật liệu chế tạo bánh xe. Chính vì vậy, để hệ thống phanh hoạt động hiệu quả nó 2 phải thoả mãn các yêu cầu sau: - Khả năng tích nhiệt của hệ thống phanh. Đấy là khả năng hệ thống phanh có thể biến đổi động năng chuyển động của ô tô thành nhiệt năng và thải vào môi trường xung quanh. Như vậy, để hệ thống phanh hiệu quả thì quá trình nhiệt phải đảm bảo nhiệt tực là nhiệt độ bề mặt ma sát luôn trong điều kiện tốt, muốn vậy thì quá trình tản nhiệt phải thuận lợi.

Các chi tiết ma sát phải có khả năng dẫn nhiệt cao, vật liệu chế tạo má phanh phải có cơ lý tính ổn định ở nhiệt độ cao. - Yêu cầu về thời gian chậm tác dụng: Một thực tế là khi phanh thì bao giờ cũng có quá trình trễ một khoảng thời gian khi người lái bắt đầu tác dụng vào cơ cấu điều khiển đến khi bắt đầu xuất hiện lực phanh. Sự trễ thời gian tác động xảy ra với mọi hệ thống dẫn động cơ học, thuỷ lực, khí nén, điện. Tuy nhiên, với mỗi nguyên lý thì thời gian trễ là khác nhau.

Nguyên nhân trễ do khe hở giữa các mối ghép cơ khí, sự thiếu dầu trong dường ống và nguyên nhân cơ bản do biến dạng dàn hồi và quá Trình Quán tính. Thời gian trễ tác dụng lớn sẽ làm giảm an toàn quá trình phanh. - Yêu cầu về lực bám trong quá trình phanh. Đây là yêu cầu tận dụng khả năng bám của ô tô với mặt đường lực phanh lớn nhất khi có trị số dạt lực bám Pp= P.

Nếu lực phanh lớn hơn lực bám thi xe sẽ bị trượt lê. - Yêu cầu về ổn định của ô tô khi phanh và khả năng điều khiển của ô tô. Để đảm được yêu cầu này lực phanh phải đều giữa hai bánh xe chủ động và các bánh xe không được bó cứng. Yêu cầu này rất quan trọng vì khi tham gia giao thông xe thường vận hành với vận tốc lớn, khi cần phanh gấp nếu xẩy ra mất điều khiển sẽ gây mất an toàn giao thông gây nguy hiềm tính mạng, các công trình ven đường và phương tiện khác cùng tham gia giao thông.

- Yêu cầu về nhả phanh. Yêu cầu này đòi hỏi quá trình phanh ô tô phải kết thúc ngay khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh. Nếu quá trình này không đáp ứng tốt thì các chi tiết truyền động cũng như hệ thống phanh phải chịu tải trọng rất lớn và có thể dẫn đến các hư hỏng. Sự biến đổi hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường trong quá trình phanh: Như phần trên đã trình bày, trong quá trình ô tô để có hiệu quả cần phải tạo ra một lực phanh (lực cản) lớn nhất giữa bánh xe với mặt đường.

Chất lượng phanh quyết định tới tính an toàn chuyển động của ô tô ngày càng cao khi mà vận tốc lưu hành ngày càng lớn. Trong quá trình phanh ô tô trên đường, việc xác định vận tốc thực và gia tốc của ô tô cũng là một thông số đầu vào rất quan trọng nhằm điều khiển quá trình 3 chuyển động cũng như quá trình phanh của ô tô. Hiện nay, việc xác định vận tốc tại trục hộp số hoặc bánh xe ô tô là chưa chính xác, do quá trình trượt của bánh xe trong quá trình làm việc, do đó phát triển một thiết bị đo và kiểm soát thông số vận tốc ô tô, đồng thời cung cấp thông số đầu vào cho hệ thống là cần thiết. Ngoài việc xác định các giá trị vận tốc và gia tốc, thiết bị cũng đảm bảo cung cấp đủ các thống số đầu vào trong quá trình nghiên cứu động lực học ô tô.

MỤC TIÊU CỦA ĐỀ TÀI Chế tạo bộ đo vận tốc, gia tốc, quãng đường của ô tô trong quá trình phanh ô tô phục vụ các công việc nghiên cứu và thí nghiệm trên ô tô. NỘI DUNG NGHIÊN CỨU Nội dung nghiên cứu 1: Thiết kế bộ bánh xe độc lập đo vận tốc ô tô, cụm gá lắp thiết bị trên ô tô. Nội dung nghiên cứu 2: Nghiên cứu lựa chọn và lắp đặt cảm biến, kết nối, hiển thị và xử lý tín hiệu cảm biến. Nội dung nghiên cứu 3: Điều khiển và kết nối máy tính, hiển thị kết quả, kiếm tra và phân tích các kết quả thí nghiệm.

SẢN PHẨM, CHUYỂN GIAO KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU VÀ ĐỊA CHỈ ỨNG DỤNG 10.1 Sản phẩm: - Sản phẩm khoa học: + Quy trình chế tạo bộ đo các thông số động lực học trong quá trình phanh ô tô. + 01 Bài báo khoa học đăng trên các tạp chí trong nước. - Sản phẩm đào tạo: 02 kỹ sư và 01 thạc sĩ, phục vụ 02 luận án NCS - Sản phẩm thiết bị: + Bộ bộ đo các thông số động lực học quá trình phanh ô tô, phục vụ đào tạo và nghiên cứu chuyên sâu về động lực học ô tô. + Bộ đo có khả năng lắp trên các xe có vận tốc dưới 60 km/h.

+ Bộ đo có khả năng sử dụng cho các dòng xe tải có tải trọng không giới hạn. 4 + Thiết bị đo chỉ thí nghiệm trên mặt đường phẳng, ít mấp mô.2 Địa chỉ có thể ứng dụng: - Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội - Các phòng thí nghiệm ô tô, các đơn vị nghiên cứu về ô tô. - Các nhà máy sản xuất ô tô. KINH PHÍ THỰC HIỆN ĐỀ TÀI Kinh phí: 30.

Nội dung nghiên cứu và dự trù kinh phí theo các mục chi: Chức Khoản chi, Số ngày Thành tiền Ghi Người thực hiện danh công chú nội dung chi (VNĐ) Nội dung nghiên cứu 1: 10 6.000 Thiết kế bộ bánh xe Chủ Trần Thanh Tùng độc lập đo vận tốc ô tô, nhiệm cụm gá lắp thiết bị trên ô tô Nội dung nghiên cứu 20 8.000 2: Nghiên cứu lựa chọn Thành và lắp đặt cảm biến đo Trịnh Minh Hoàng viên vận tốc các kết nối, chính hiển thị và xử lý tín hiệu cảm biến Nội dung nghiên cứu 3: 15 6.000 Điều khiển và kết nối Thành máy tính, hiển thị kết Dương Ngọc Khánh viên quả, kiếm tra và phân chính tích các kết quả thí nghiệm Tổng cộng: 45 20. Chi mua vật tư, nguyên, nhiên, vật liệu, tài liệu, tư liệu: 9.000 VND 5 Tổng cộng (mục 11.000 VND Tổng số tiền bằng chữ: Ba mươi triệu đồng chẵn. Hà Nội, ngày tháng năm 2016 Hà Nội, ngày 01 tháng 8 năm 2016 HIỆU TRƯỞNG Chủ nhiệm đề tài Trần Thanh Tùng. Sự phanh và hệ thống phanh.

Sự phanh ô tô. Hệ thống phanh. Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh. Lực phanh và lực phanh riêng.

Gia tốc chậm dần. Thời gian phanh. Quãng đường phanh. Phương án thu thập dữ liệu.

Bộ thu thập và xử lý dữ liệu NI USB 6210. Bánh xe và khung cứng. Lắp đặt thiết bị. Cài đặt thông số ban đầu.

Thu thập dữ liệu. 34 Tài liệu tham khảo. 35 1 Nghiên cứu chế tạo bộ đo các thông số động lực học trong quá trình phanh ô tô 1.