Nghiên Cứu Ảnh Hưởng Của Tọa Độ Trọng Tâm Đến Quá Trình Phanh Ô Tô Tải

Vị trí tọa độ trọng tâm xe tải có ảnh hưởng lớn đến phân bố tải trọng lên các trục, và do đó ảnh hưởng đến lực phanh tối đa mà mỗi trục có thể tạo ra. Phân bố trọng lượng xe tải tác động đến sự biến dạng hệ thống treo và ảnh hưởng từ mặt đường. Một yêu cầu quan trọng của hệ thống phanh là quãng đường phanh ngắn nhất và thời gian phanh ngắn nhất. Do xuất hiện trượt, hiệu quả phanh giảm. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng của trọng tâm xe tải tới quá trình phanh là rất cần thiết. Theo TS. Đàm Hoàng Phúc, việc xác định vị trí trọng tâm xe tải có ý nghĩa quan trọng trong thiết kế hệ thống phanh.

Tính ổn định phanh của ô tô được hiểu là khi phanh, xe không bị trượt lết hoặc bị lật, đảm bảo tính điều khiển lái. Điều này đặc biệt quan trọng khi ô tô chạy trên đường trơn trượt. Mất tính ổn định khi phanh rất nguy hiểm vì không thể kiểm soát được hướng chuyển động. Tính ổn định của ô tô khi phanh được chia thành ổn định hướng và ổn định quay vòng. Do vậy, nghiên cứu này sẽ đi sâu vào nghiên cứu độ ổn định phanh xe tải trong nhiều điều kiện vận hành khác nhau.

Nguyên nhân chủ quan từ người lái, như ý thức kém. Nguyên nhân khách quan từ ô tô, đường và môi trường. Tai nạn giao thông có thể giảm bằng các giải pháp kỹ thuật. Một trong những vấn đề được quan tâm là đánh giá ảnh hưởng của tọa độ trọng tâm tới hiệu quả phanh. Nghiên cứu đánh giá ảnh hưởng tọa độ trọng tâm xe tải để tìm ra các giải pháp khắc phục điểm yếu trên là một vấn đề rất cần thiết.

Ô tô là một phương tiện giao thông phổ biến. Vận tốc ô tô đã tăng lên vượt bậc. Ô tô với khối lượng m chạy với vận tốc v sẽ có động năng = (mv^2)/2. Nếu ô tô va chạm, phần năng lượng này sẽ truyền cho đối tượng và gây hại. Ô tô bị hư hỏng, người và hàng hóa bị tổn thương. Vì vậy, “an toàn” luôn đồng hành với sự vận hành. Ô tô là phương tiện giao thông đường bộ, bên cạnh đó còn có các phương tiện khác như đường sắt, đường thủy, đường không. Việc quan trọng nhất là an toàn giao thông.

Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường chính là lực cản lăn. Để tạo lực ma sát lớn giữa bánh xe và mặt đường, phải tạo ra mô-men cản, cản lại chuyển động quay. Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường chuyển từ “ma sát nghỉ” sang “ma sát trượt”. Khi phanh, hệ thống phanh phải tác động vào bánh xe để hạn chế chuyển động quay của bánh xe. Mô-men này được gọi là Mp. Lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường là lực phanh.

Nhiều khi bánh xe bị phanh đã dừng mà xe vẫn chuyển động. Trong trường hợp đó, lực phanh giảm nhanh và lực bám ngang bị triệt tiêu, làm mất ổn định khi phanh. Người ta thiết kế cơ cấu chống hãm cứng bánh xe ABS (Antilocking Brake System) để điều khiển lực phanh tự động (triệt tiêu áp suất phanh). Việc trang bị ABS cho xe tải đặc biệt quan trọng với khả năng đảm bảo an toàn khi phanh gấp, khi phanh trên đường trơn trượt, đảm bảo ổn định hướng.

Mô men cản lăn nhỏ hơn nhiều lần so với các thành phần mô men khác, có thể bỏ qua mô men cản lăn. Thành phần mô-men phanh chính là Mp, có tác dụng hãm bánh xe. Mô-men tác dụng tạo ra lực phanh P ξ, có tác dụng làm giảm tốc độ chuyển động của ô tô. Khi phanh gấp hoặc phanh trên đường trơn trượt (đường ướt), lực phanh có thể lớn hơn lực bám.

Hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh là một trong những yếu tố làm giảm hiệu quả phanh. Khi đó, bánh xe không còn quay mà chỉ trượt trên mặt đường. Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra, mặt đường giới hạn bởi độ bám giữa bánh xe và mặt đường. Lực phanh lớn thông qua mối bám giữa bánh xe và mặt đường, được đặc trưng bởi hệ số bám đường. Tăng lực phanh quá giới hạn sẽ khiến bánh xe bị trượt.

Sử dụng phần mềm mô phỏng động lực học là một phương pháp hiệu quả để xác định trọng tâm xe tải. Các phần mềm này cho phép nhập các thông số kỹ thuật của xe, bao gồm kích thước, khối lượng các bộ phận, và vị trí tương đối của chúng. Sau đó, phần mềm sẽ tính toán vị trí trọng tâm dựa trên các thông số này. Phương pháp này giúp tiết kiệm thời gian và chi phí so với phương pháp thực nghiệm, đồng thời cho phép đánh giá ảnh hưởng của việc thay đổi cấu trúc xe đến vị trí trọng tâm.

Phương pháp thực nghiệm sử dụng các thiết bị đo đạc chuyên dụng để xác định trực tiếp vị trí trọng tâm xe tải. Các thiết bị này thường bao gồm các bàn cân lực, cảm biến gia tốc, và hệ thống thu thập dữ liệu. Xe tải được đặt lên các bàn cân lực, và dữ liệu về lực tác dụng lên mỗi bàn cân được thu thập. Dựa trên các dữ liệu này, vị trí trọng tâm xe được tính toán một cách chính xác. Mặc dù tốn kém hơn so với phương pháp mô phỏng, phương pháp thực nghiệm cung cấp độ chính xác cao và đáng tin cậy.

Việc phân tích lực phanh xe tải là một bước quan trọng trong việc thiết kế hệ thống phanh ABS tối ưu. Phân tích này giúp xác định lực phanh tối đa mà mỗi trục xe có thể tạo ra, cũng như phân bố lực phanh tối ưu giữa các trục. Dựa trên kết quả phân tích, các thông số của hệ thống phanh ABS có thể được điều chỉnh để đảm bảo lực phanh được phân bố một cách hiệu quả, giúp giảm quãng đường phanh và cải thiện ổn định của xe.

Mô phỏng phanh xe tải là một công cụ hữu ích để kiểm chứng hiệu quả của thiết kế phanh. Các phần mềm mô phỏng động lực học cho phép mô phỏng quá trình phanh của xe trong các điều kiện khác nhau, như phanh trên đường khô, đường ướt, và phanh trong các tình huống khẩn cấp. Kết quả mô phỏng giúp đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh, xác định các điểm yếu, và điều chỉnh thiết kế để cải thiện hiệu suất. Thông qua mô phỏng, có thể kiểm nghiệm tính ổn định phanh xe tải, đảm bảo an toàn.