Nghiên cứu hệ thống hạn chế trượt quay của bánh xe ô tô trên cơ sở hệ thống phan

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Anh Vũ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HẠN CHẾ TRƯỢT QUAY CỦA BÁNH XE Ô TÔ TRÊN CƠ SỞ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội – 2018 a a BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI Lê Anh Vũ NGHIÊN CỨU HỆ THỐNG HẠN CHẾ TRƯỢT QUAY CỦA BÁNH XE Ô TÔ TRÊN CƠ SỞ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CÓ ABS Ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực Mã số: 9520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC 1. Hồ Hữu Hải 2. Dương Ngọc Khánh Hà Nội – 2018 b a LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Công trình được thực hiện tại Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội dưới sự hướng dẫn của PGS.

Hồ Hữu Hải và PGS. Dương Ngọc Khánh. Các số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận án là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kì công trình nào khác. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 TẬP THỂ HƯỚNG DẪN Người cam đoan Người hướng dẫn Người hướng dẫn khoa học 1 khoa học 2 PGS.

Hồ Hữu Hải PGS. Dương Ngọc Khánh Lê Anh Vũ c LỜI CẢM ƠN Luận án tiến sĩ này được hoàn thành ngoài sự nỗ lực cố gắng của bản thân, NCS đã nhận được sự động viên và giúp đỡ rất lớn của nhiều thầy cô giáo, các nhà khoa học và tập thể nghiên cứu khoa học. NCS xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành về sự giúp đõ đó. NCS xin bày tỏ lòng cảm ơn sâu sắc đến PGS.

Hồ Hữu Hải, PGS. Dương Ngọc Khánh - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội là những người đã trực tiếp tận tình hướng dẫn, định hướng, đào tạo và giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu và hoàn thành luận án. NCS xin chân thành cảm ơn các thầy giáo ở Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng - Viện Cơ khí động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã giảng dạy, chỉ bảo và tạo điều kiện giúp đỡ NCS trong suốt quá trình nghiên cứu tại bộ môn để hoàn thành luận án này. NCS xin chân thành cảm ơn các thầy cô đồng nghiệp trong Khoa Cơ khí Động lực, lãnh đạo trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Hưng Yên đã tạo điều kiện giúp đỡ và khuyến khích để NCS hoàn thành luận án này.

NCS xin chân thành ghi nhận công sức, những đóng góp quý báu và nhiệt tình của các anh, em NCS, cao học và sinh viên các khóa thuộc Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng - Viện Cơ khí động lực - Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội đã nhiệt tình hỗ trợ, động viên NCS trong suốt thời gian NCS thực hiện luận án. Cuối cùng, NCS xin bày tỏ lòng kính yêu và biết ơn sự quan tâm động viên khuyến khích, cảm thông sâu sắc của gia đình, bạn bè đã tiếp thêm nghị lực cho NCS trong suốt thời gian học tập tại Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội. Hà Nội, ngày tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh Lê Anh Vũ d MỤC LỤC MỤC LỤC. i DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT.

iii DANH MỤC CÁC BẢNG. vi DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH, ĐỒ THỊ. vii MỞ ĐẦU .TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU. Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam và sự phát triển của lĩnh vực sản xuất ô tô tải.

Định hướng phát triển. Những tồn tại và nhu cầu phải đầu tư nghiên cứu phát triển.4 Nghiên cứu thiết kế, chế tạo thử nghiệm và sản xuất hệ thống chống trượt cho ô tô tải. Hệ thống chống trượt quay bánh xe chủ động. Tình hình nghiên cứu trên thế giới.

Lịch sử phát triển hệ thống chống trượt quay có điều khiển. Các công trình nghiên cứu về hệ thống chống trượt quay bánh xe. Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam. Mục tiêu, phạm vi, đối tượng và phương pháp nghiên cứu.

Mục tiêu nghiên cứu. Nội dung nghiên cứu. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu. Phương pháp nghiên cứu.

Bố cục của luận án. Kết luận chương 1. XÂY DỰNG MÔ HÌNH MÔ PHỎNG HỆ THỐNG. Mô đun mô hình mô phỏng chuyển động thẳng của ô tô.

Mô đun mô hình mô phỏng hệ thống truyền lực có vi sai. Mô đun mô hình mô phỏng bánh xe. Phương trình chuyển động quay của bánh xe bị động. Phương trình chuyển động quay của bánh xe chủ động.

Phản lực tiếp tuyến tại bánh xe. Mô đun mô hình mô phỏng hệ thống phanh khí nén. Mô phỏng cơ cấu phanh bánh xe. Mô phỏng dẫn động phanh.

Mô phỏng khảo sát chuyển động của ô tô. Khảo sát ảnh hưởng của mô men phanh tới đặc tính tăng tốc của ô tô. Kết luận chương 2. NGHIÊN CỨU BỘ ĐIỀU KHIỂN VÀ MÔ PHỎNG HOẠT ĐỘNG CỦA HỆ THỐNG.

Cấu trúc hệ thống. Trạng thái làm việc của các van chấp hành. Thuật toán điều khiển. Mô đun mô phỏng bộ điều khiển trong hệ thống.

Sơ đồ bộ điều khiển. Mô phỏng điều khiển cơ cấu chấp hành. Mô phỏng bộ điều khiển. Nghiên cứu xác định ngưỡng điều khiển theo độ trượt của bánh xe.

Kết luận chương 3. THIẾT KẾ, CHẾ TẠO VÀ THỰC NGHIỆM HỆ THỐNG. Thiết kế chế tạo hệ thống. Mục đích và đối tượng.

Cảm biến sử dụng trong hệ thống. Cụm van chấp hành. Thí nghiệm kiểm tra sự làm việc của cụm van chấp hành. Bộ điều khiển điện tử.

Thực nghiệm hệ thống. Mục đích và phương pháp thực nghiệm. Chế tạo thiết bị thực nghiệm. Trình tự thực nghiệm.

Kết quả thực nghiệm. Kết luận chương 4. 99 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ. 100 TÀI LIỆU THAM KHẢO.

102 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH CỦA LUẬN ÁN .109 ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT 1. Ký hiệu bằng chữ cái La tinh Ký hiệu Giải thích Đơn vị A Tiết diện thông qua m2 a Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm m ax Gia tốc chuyển động dọc m/s2 Am Tiết diện màng phanh m2 A1,A2 Lần lượt là tiết diện đường ống phanh trước và sau m2 B Chiều rộng cơ sở của xe m b Khoảng cách từ tâm cầu sau đến trọng tâm m Cv Hệ số tiết lưu D Đường kính bầu phanh m DK3/2_t, Biến điều khiển mở van 3/2 bên trái, phải DK3/2_p Fz Phản lực mặt đường tác dụng lên bánh xe N Fk Lực kéo tiếp tuyến N Fwx Lực cản không khí N Fp2, Fp1 Lần lượt là lực phanh cầu trước và sau. N Fj Lực quán tính của ô tô N f Hệ số cản lăn G Trọng lượng riêng trung bình của chất khí N/m3 G0 Trọng lượng ô tô N G2 Trọng lượng ô tô phân ra cầu sau N g Gia tốc trọng trường m/s2 Gia tốc_max Gia tốc cực đại của ô tô m/s2 giamap Biến điều khiển dòng khí nén xả khỏi bầu phanh tangap Biến điều khiển dòng khí nén vào bầu phanh hg Chiều cao trọng tâm của xe m i0 Tỷ số truyền của truyền lực chính ih1 Tỷ số truyền tay số 1 Jbx Mô men quán tính của bánh xe kgm2 K Nhiệt trị riêng của chất khí Kg Hệ số chuyển đổi của chất khí L Chiều dài cơ sở của xe m M mô men vỏ vi sai N.m m khối lượng của ô tô. kg Mp Mô men phanh bánh xe N.m Mms Mô men ma sát của bộ vi sai.m Mx Mô men xoắn tại tâm trục bánh xe N.m M x, Mpx t Lần lượt là mô men bán trục trái và mô men bán trục phải N.m iii Mtp2, Mpp2 Mô men phanh tại bánh xe bên trái, phải N.m pa Áp suất khí trời N/m2 pbau Áp suất bầu phanh Pa P Lực bám N Qw Lưu lượng khối N/s R Hằng số của chất khí 1/Jmol.K rb Bán kính bánh xe m rd Bán kính động lực học bánh xe m Tu Nhiệt độ của khí nén K t max Tỷ lệ thời gian duy trì gia tốc cực đại s u Vận tốc chuyển động của khí nén m/s vx Vận tốc của ô tô m/s vox Vận tốc ban đầu của ô tô.

m/s x Chuyển dịch của ô tô. M x Gia tốc của ô tô m/s2 2. Ký hiệu bằng chữ cái Hy Lạp Ký hiệu Giải thích Đơn vị  Hệ số tính đến ảnh hưởng các khối lượng quay  , x , y Hệ số bám, hệ số bám dọc, hệ số bám ngang  , x ,  y Độ trượt, độ trượt dọc, độ trượt ngang  Mật độ không khí kg/m3  Vận tốc góc bánh xe rad/s  Gia tốc góc bánh xe rad/s2 ωp Vận tốc góc bánh xe bên phải rad/s ωt Vận tốc góc bánh xe bên trái rad/s λ1, λ2 Ngưỡng trượt dưới và trên φpx, φtx Hệ số bám bánh xe bên phải và trái µ Hệ số ma sát iv 3. Các chữ viết tắt Ký hiệu Giải thích ABS Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe khi phanh (Anti-look Braking Systems) ABS-SC Hệ thống phanh chống hãm cứng bánh xe khi phanh có điều khiển ổn định hướng EBD Hệ thống phân bố lực phanh điện tử (Electronic Brake Distribution) ASR Hệ thống chống trượt quay (Anti Spin Regulator - Antriebsschlupfregelung) ECU Bộ điều khiển điện tử (Electronic Control Unit) ESP Chương trình điều khiển ổn định điện tử (Electronic Stability Program) FLC Điều khiển lôgic mờ (Fuzzy Logic Controller) TCS Hệ thống điều khiển lực kéo (Traction control system) VSC Hệ thống điều khiển ổn định ô tô (Vehicle Stability Control) v DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 1.

Thông số của xe nghiên cứu. Thông số kỹ thuật cơ cấu phanh. Giá trị mô men phanh tính toán. Giá trị mô men cơ cấu phanh bánh xe từ thí nghiệm.

Thông số sử dụng trong tính toán mô phỏng. Các trường hợp mô phỏng với mức ga 30%. Quan hệ giữa mô men phanh bánh xe với gia tốc cực đại (Gia tốc_max) cùng thời gian duy trì gia tốc lớn nhất (Thời gian). Tổng hợp các phương án mô phỏng xác định ngưỡng trượt điều khiển.

Giá trị độ trượt trung bình thu được khi mô phỏng quá trình khởi hành với một số giá trị ngưỡng và hệ số bám của đường khác nhau. Thông số kỹ thuật cảm biến vận tốc góc E2A-S08-KS02-WP-C1. Thông số kỹ thuật của van 3/2 KTA317. Trạng thái điều khiển của cụm van chấp hành.

Thông số cảm biến đo áp suất Sensys loại M5156-10286X-020BG. thông số kỹ thuật cảm biến lực PST-A5t. Tổng hợp kết quả sự trượt quay bánh xe. Tổng hợp kết quả lực dọc của ô tô .