Luận văn Thạc sĩ: nghiên cứu tính ổn định khi phanh đối với loại xe khách

Luận văn thạc sĩ phân tích nghiên cứu tính ổn định khi phanh đối với loại xe khách giường nằm, đánh giá thực trạng, chỉ ra hạn chế, đề xuất giải pháp khả thi cho thực tiễn.

• Tác giả: Nguyễn Đăng Bộ
• Người hướng dẫn: PGS. Nguyễn Văn Phụng
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Tính Ổn Định Khi Phanh Đối Với Loại Xe Khách Giường Nằm
• Loại tài liệu: Luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2014
• Địa điểm: Thành Phố Hồ Chí Minh

Tóm tắt

I. Khái niệm về Tính ổn định khi phanh

Tính ổn định khi phanh là một yếu tố quan trọng đảm bảo an toàn cho xe khách và các loại xe hành khách. Khi phanh xe, khả năng giữ ổn định chuyển động giúp tránh những tình huống nguy hiểm như hãm cứng bánh xe, lệch hướng hoặc mất kiểm soát. Đối với xe khách giường nằm, đặc biệt là loại xe THACO MOBIHOME HB120SLD, việc nghiên cứu tính ổn định phanh trở nên cần thiết vì những đặc điểm riêng về cấu trúc và trọng tâm. Sự ổn định phụ thuộc vào nhiều yếu tố như lực phanh, hệ thống ABS, và chiều cao trọng tâm xe. Hiểu rõ các nguyên lý này giúp cải thiện thiết kế hệ thống phanh và nâng cao chất lượng an toàn giao thông.

1.1. Định nghĩa và tầm quan trọng

Tính ổn định phanh đề cập đến khả năng xe duy trì quỹ đạo chuyển động trong khi thực hiện phanh xe. Đây là tiêu chí đánh giá chất lượng phanh của từng loại xe. Đối với xe khách, sự ổn định đặc biệt quan trọng do phải chở nhiều hành khách và chạy trên những tuyến đường khác nhau.

1.2. Các thách thức với xe khách giường nằm

Xe khách loại giường nằm có chiều cao trọng tâm lớn hơn các loại xe thông thường, dẫn đến nguy cơ mất ổn định khi phanh cao hơn. Khi phanh gấp, lực quán tính tác động lớn, có thể gây ra lệch hướng hoặc hãm cứng bánh xe nếu không được kiểm soát tốt.

II. Các yếu tố ảnh hưởng đến Tính ổn định phanh

Để hiểu rõ tính ổn định khi phanh, cần phân tích các yếu tố chính tác động đến quá trình phanh xe. Lực phanh phân phối giữa các bánh xe ảnh hưởng trực tiếp đến khả năng giữ ổn định. Sự chênh lệch lực phanh giữa bánh trước và bánh sau có thể gây ra mất ổn định chuyển động. Hệ thống ABS đóng vai trò quan trọng trong việc ngăn chặn hãm cứng bánh xe, cho phép xe duy trì độc lập phanh. Chiều cao trọng tâm của xe khách ảnh hưởng đến momen lật và khả năng giữ ổn định. Ngoài ra, tốc độ xe ban đầu, tình trạng đường mặt, và lực li tâm khi phanh trong đường cong cũng là những yếu tố không thể bỏ qua.

2.1. Ảnh hưởng của lực phanh và ABS

Lực phanh cần được phân phối hợp lý giữa bánh trước và sau. Hệ thống ABS tự động điều chỉnh lực phanh để tránh hãm cứng bánh xe, duy trì tính ổn định phanh tốt hơn. Công nghệ này đặc biệt hiệu quả cho xe khách nặng như THACO MOBIHOME HB120SLD.

2.2. Tác động của chiều cao trọng tâm và lực li tâm

Chiều cao trọng tâm cao làm tăng momen lật khi phanh xe. Lực li tâm trong trường hợp xe phanh khi quay vòng gây thêm khó khăn trong việc duy trì tính ổn định. Những yếu tố này cần được tính toán kỹ lưỡng trong thiết kế hệ thống phanh.

III. Mô hình toán học và Phương pháp tính toán

Để nghiên cứu tính ổn định khi phanh một cách khoa học, cần xây dựng mô hình toán học mô phỏng quá trình phanh xe. Mô hình phẳng tổng quát có thể mô tả động lực học của xe khách trong không gian hai chiều. Mô hình tính toán cần tính đến các thông số như khối lượng xe, vị trí trọng tâm, bán kính bánh xe, và hệ số ma sát giữa bánh xe và mặt đường. Việc xây dựng chương trình tính toán giúp giải quyết hệ phương trình vi phân chuyển động và đưa ra các kết quả khảo sát chi tiết. Phương pháp này cho phép dự đoán tính ổn định phanh trong các điều kiện khác nhau và đề xuất cải tiến cho hệ thống phanh.

3.1. Xây dựng mô hình phẳng tổng quát

Mô hình phẳng mô tả quá trình phanh xe trong mặt phẳng ngang, tính đến lực phanh tác động lên từng bánh. Mô hình này sử dụng các phương trình động lực học để phân tích tính ổn định phanh của xe khách THACO MOBIHOME HB120SLD trong các tình huống khác nhau.

3.2. Giải phương trình vi phân chuyển động

Hệ phương trình vi phân mô tả sự thay đổi vận tốc, gia tốc, và các thông số khác trong quá trình phanh xe. Sử dụng các thuật toán số học, có thể tính toán quỹ đạo xe, lực phanh tác động, và xác định điều kiện mất ổn định.

IV. Kết quả nghiên cứu và Ứng dụng thực tiễn

Kết quả nghiên cứu tính ổn định khi phanh của xe khách THACO MOBIHOME HB120SLD cung cấp những thông tin quý giá về tính ổn định phanh trong các điều kiện khác nhau. Nghiên cứu chỉ ra rằng chiều cao trọng tâm cao và lực phanh không cân bằng là những nguyên nhân chính gây mất ổn định. Hệ thống ABS đóng vai trò rất quan trọng trong việc ngăn chặn hãm cứng bánh xe và duy trì tính ổn định phanh. Các kết quả này có thể được áp dụng để tối ưu hóa thiết kế hệ thống phanh, nâng cao an toàn cho hành khách. Ngoài ra, những kiến thức này còn giúp các nhà điều hành xe khách hiểu rõ hơn về điều kiện an toàn khi phanh xe trong các tình huống giao thông khác nhau.

4.1. Những phát hiện chính từ khảo sát

Khảo sát cho thấy tính ổn định phanh tốt nhất khi lực phanh được phân phối đều giữa các bánh và tốc độ phanh xe không vượt quá ngưỡng an toàn. Hệ thống ABS giúp giảm hãm cứng bánh xe đáng kể, cải thiện tính ổn định và khả năng điều khiển.

4.2. Khuyến nghị cải tiến và an toàn giao thông

Để nâng cao tính ổn định khi phanh, cần tối ưu hóa hệ thống ABS, đảm bảo phân phối lực phanh chính xác, và nâng cao chất lượng bảo dưỡng. Các nhà vận tải nên tuân thủ điều kiện an toàn khi phanh xe trên các tuyến đường khác nhau.

Trích đoạn nội dung tài liệu

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG BỘ NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520103 S K C0 0 4 3 5 4 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2014 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG BỘ NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE KHÁCH GIƢỜNG NẰM NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520103 Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014 i BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH LUẬN VĂN THẠC SĨ NGUYỄN ĐĂNG BỘ NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH ĐỐI VỚI LOẠI XE KHÁCH GIƢỜNG NẰM NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520103 Hướng dẫn khoa học: PGS. NGUYỄN VĂN PHỤNG Tp.

Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014 i LÝ LỊCH KHOA HỌC I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC: Họ & tên: Nguyễn Đăng Bộ Giới tính: Nam Ngày, tháng, năm sinh: 15/04/1983 Nơi sinh: Thái Bình Quê quán: Minh Tân – Kiến Xương – Thái Bình Dân tộc: Kinh Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc: 148/1C Đường Tây Hòa, Phường Phước Long A, Quận 9, Tp. HCM Điện thoại cơ quan: Điện thoại nhà riêng: Fax: E-mail: II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO: Đại học: Hệ đào tạo: Chính quy Thời gian đào tạo từ 09/2002 đến 07/2007 Nơi học (trường, thành phố): Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hà Nội Ngành học: Xe Ô tô Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp: Khai thác hộp số tự động điều khiển thủy lực của hãng TOYOTA Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp: Tháng 04/2007, Hà Nội Người hướng dẫn: PGS.TS Vũ Hữu Hƣng III.

QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC: Thời gian Nơi công tác Công việc đảm nhiệm Công ty Cổ phần Vận tải dầu khí 2007-2010 Cán bộ Kỹ thuật Việt Nam 2010-2014 Công ty P&G Indochina Trưởng ca sản xuất ii LỜI CAM ĐOAN Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi. Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong bất kỳ công trình nào khác Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 9 năm 2014 (Ký tên và ghi rõ họ tên) iii LỜI CẢM ƠN Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành phố Hồ Chí Minh, em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích cũng như phương pháp nghiên cứu khoa học và tư duy sáng tạo khoa học. Khi thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp, em đã được các thầy cô hướng dẫn và chỉ bảo tận tình.

Những nhận xét, ý kiến đóng góp từ các chuyên đề 1, 2 đã giúp em khắc phục những thiếu sót để hoàn thiện hơn về đề tài nghiên cứu của mình. Tuy nhiên, do điều kiện nghiên cứu còn hạn chế và năng lực của bản thân có hạn, nên việc thực hiện đề tài còn có nhiều khiếm khuyết. Em mong các thầy cô thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn trong cuộc sống và công việc trong tương lai. Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn em trong thời gian vừa qua.

Đặc biệt là thầy PGS.TS Nguyễn Văn Phụng và thầy TS Lâm Mai Long đã cung cấp cho em những kiến thức chuyên sâu và những tài liệu quý để em có thể thực hiện tốt luận văn này. Em cũng xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã hỗ trợ động viên và tạo điều kiện trong thời gian vừa qua để em hoàn thành tốt khóa học cũng như đề tài tốt nghiệp này. Xin chân thành cảm ơn! KS. Nguyễn Đăng Bộ iv MỤC LỤC Lý lịch khoa học.

ii Lời cam đoan. iii Lời cảm ơn. vi Mục lục. vii Danh sách các hình và biểu đồ.

ix Danh sách các bảng số. xi Chƣơng I: TỔNG QUAN .1Tổng quan chung về tính ổn định khi phanh .2Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .1Tình hình nghiên cứu trong nước .2Tình hình nghiên cứu ngoài nước .3Mục đích của đề tài .4Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài.5Phương pháp nghiên cứu.4 Chƣơng II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỰ ỔN ĐỊNH KHI PHANH .1 Động lực học tổng quát của ô tô khi phanh. Sự lăn của bánh xe và các loại bán kính bánh xe. Các quan hệ động học và động lực học của bánh xe khi phanh.

Mối quan hệ giữa các thông số động học và lực phanh. Lý thuyết quá trình phanh ô tô.1Lực phanh sinh ra ở bánh xe .2Lực phanh ô tô và điều kiện đảm bảo phanh tối ưu.3Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh. Tính toán hệ thống phanh của xe khách THACO MOBIHOME HB120SLD. Xác định các thông số của xe khi phanh.

Xây dựng quy luật thay đổi của các thông số khi phanh có ABS.32 Chƣơng III: ĐIỀU KIỆN AN TOÀN VÀ TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH .1Sự hãm cứng bánh xe .2Thời gian giảm tốc khi phanh .3Tốc độ giới hạn khi phanh không để xảy ra hãm cứng bánh xe .4Ổn định chuyển động khi phanh .1 Ảnh hưởng của sự chênh lệch lực phanh giữa các bánh xe .2Ảnh hưởng của lực li tâm trong trường hợp xe quay vòng khi phanh .3Ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm xe khi phanh .51 Chƣơng IV: TÍNH TOÁN SỰ ỔN ĐỊNH KHI PHANH CỦA XE KHÁCH THACO MOBIHOME HB120SLD .1Xây dựng mô hình toán học .1 Mô hình phẳng tổng quát .2 Mô hình tính toán.2Xây dựng chương trình tính toán .1 Giải hệ phương trình vi phân chuyển động của ôtô.2 Các thông số đầu vào .3Kết quả khảo sát .63 Chƣơng V KẾT LUẬN.1 Nhận xét về đề tài .67 TÀI LIỆU THAM KHẢO.68 viii Chƣơng I TỔNG QUAN 1.1 Tổng quan chung về tính ổn định khi phanh Xu hướng phát triển của xe ô tô là ngày càng nâng cao tính năng động lực học như tăng tốc nhanh, vận tốc chuyển động cao, tải trọng vận chuyển lớn, chạy được trên nhiều địa hình phức tạp. Như vậy để đáp ứng được khả năng động lực học cao đó thì vấn đề về an toàn chủ động của xe được đặt ra nhằm mục đích bảo đảm an toàn cho con người, hàng hóa và phương tiện. Do đó khuynh hướng về nghiên cứu ổn định chuyển động của xe ô tô khi phanh là xu hướng tất yếu trong sự phát triển ngành công nghiệp ô tô. Sự mất ổn định khi phanh là trạng thái mà ô tô không điều khiển được, hay quỹ đạo chuyển động của xe không theo ý muốn của người lái.

Nguyên nhân chính của vấn đề này là do sự chênh lệch lực phanh giữa các bánh của xe tạo ra mô men quay làm cho xe bị xoay. Sự chênh lệch lực phanh này có thể được tạo ra do trạng thái kỹ thuật của hệ thống phanh có vấn đề (hư hỏng trong hệ thống phanh), hoặc do khả năng tiếp nhận của mặt đường ở hai bên bánh xe khi phanh hãm cứng (giới hạn bám khi phanh). Ngay cả khi không có sự chênh lệch lực phanh giữa 2 bên nhưng các bánh xe phanh bị hãm cứng và có lực ngang tác dụng sẽ dẫn tới mất ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh. Đây là cơ sở lý luận để các ô tô ngày nay trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS (Antilock Brake System).

Nghiên cứu tính ổn định khi phanh ô tô giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất, có được nhận thức cơ bản hơn để cải tạo và từ cơ sở cơ bản mà phân tích đề xuất khắc phục cải tiến phù hợp. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể. Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô. Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống phanh ô tô.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc 1.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc Nghiên cứu động lực học phanh và ổn định phanh ở xe nhiều cầu của kỹ sư Hoàng Ngọc Chính.

Đề tài đã giải quyết một số vấn đề sau: - Phân bố tải trọng trên xe nhiều cầu. - Ổn định phanh trên xe nhiều cầu. - Áp dụng tính toán trên xe tải 3 cầu nhãn hiệu HINO FM1 JNUA- RGV. Đề tài “Nghiên cứu vấn đề ổn định của hệ thống phanh chống hãm cứng ABS” của học viên Nguyễn Hưng Khóa 2010-2012 được thực hiện đề cập đến một số vấn đề sau: -Phân tích động lực học phanh ABS bằng thuật toán ABS đơn giản.

-Phân tích quá trình điều chỉnh lực phanh ABS Vận dụng các yếu ảnh hưởng đến sự ổn định của ô tô khi phanh để đánh giá sự ổn định phanh ở các loại ABS 1.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc High Speed Braking Stability của tác giả Bjorn Anderson Patric Gillberg năm 2013. Tác giả thực hiện một số vấn đề sau: - Phân tích động lực học quá trình phanh của xe đua và các yếu tố ảnh hưởng đến ổn định chuyển động của xe khi phanh. - Xây dựng công thức tính toán cho mô hình xe bốn bánh cơ bản. - Viết chương trình tính toán và mô phỏng bằng đồ thị quỹ đạo chuyển động của xe và các thông số về tính ổn định của xe khi phanh bằng phần mềm Matlab 2012 - Phân tích kết quả mô phỏng và đề xuất giải pháp nâng cao tính ổn định khi phanh của xe High Speed 2 Vehicle Stablity and Dinamics Electronic Stability Control Final Reportlà báo cáo của nhóm nghiên cứu gồm nhiều tác giả thuộc trung tâm nghiên cứu National Transportation from the U.

Department of Transportation Research and Innovative Technology Administration. Nội dung của báo cáo khoa học này gồm: - Mô phỏng hệ thống ổn định điện tử ESC (Electronic Stability Control) trên xe đầu kéo và đoàn xe bằng phần mềm Labview. - Chế tạo thiết bị thu thập tín hiệu và xử lý tín hiệu đo đạc được trên xe thực bằng phần mềm Labview và Card NI. - Báo cáo kết quả và phân tích số liệu.3 Mục đích của đề tài Tính ổn định khi phanh của ô tô phụ thuộc vào khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến giữa bánh xe và mặt đường.

Khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến của mặt đường lại phụ thuộc vào hệ số bám của mặt đường và trọng lượng phân bổ lên mỗi bánh xe.