Luận văn thạc sĩ về hệ thống dẫn động phanh khí nén trên xe vận tải cỡ lớn có điều khiển điện

• Tác giả: Kiều Ngọc Dịch Vụ
• Người hướng dẫn: TS. Nguyễn Nước
• Trường học: Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật Thành Phố Hồ Chí Minh
• Chuyên ngành: Kỹ Thuật Cơ Khí Động Lực
• Đề tài: Nghiên Cứu Hệ Thống Phanh Khí Nén Điện Cho Xe Vận Tải Lớn
• Loại tài liệu: luận văn
• Năm xuất bản: 2016
• Địa điểm: Tp. Hồ Chí Minh

• LỜI CAM ĐOAN
• LỜI CẢM ƠN
• TÓM TẮT
• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Lý do thực hiện và tính cấp thiết của đề tài
• 1.2. Mục tiêu và nhiệm vụ của đề tài
• 1.3. Kết quả nghiên cứu trong và ngoài nước
• 1.3.1. Tóm tắt kết quả nghiên cứu trong nước
• 1.3.2. Tóm tắt kết quả nghiên cứu ngoài nước
• 2. CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN
• 2.1. Vai trò của ô tô đối với sự phát triển kinh tế-xã hội
• 2.2. Vài nét về vấn đề an toàn giao thông và vai trò của hệ thống phanh
• 2.3. Khái quát về hệ thống phanh khí nén
• 2.4. Đặc điểm của hệ thống phanh khí nén
• 2.5. Yêu cầu đối với hệ thống phanh khí nén
• 2.6. Động lực học dẫn động phanh khí nén
• 2.7. Phương trình động lực học của dẫn động phanh khí nén
• 2.8. Phương pháp tính toán động lực học dẫn động phanh khí nén
• 2.9. Các giải pháp hoàn thiện dẫn động phanh khí nén
• 2.9.1. Giải pháp nâng cao độ tin cậy
• 2.9.2. Giải pháp làm tăng hiệu quả phanh
• 3. CHƯƠNG 3: NGHIÊN CỨU DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN RƠ-MÓOC SIÊU TRƯỜNG
• 3.1. Dẫn động phanh khí nén trên rơ-moóc siêu trường có điều khiển bằng điện
• 3.2. Tính toán động lực học dẫn động phanh khí nén trên sơ-mi-rơ-móoc
• 3.3. Giới thiệu hệ thống phanh khí nén trên sơ-mi-rơ-moóc
• 3.4. Giải pháp nâng cao hiệu quả và độ tin cậy cho dẫn động phanh khí nén trên rơ-moóc siêu trường
• 3.4.1. Giải pháp nâng cao độ tin cậy
• 3.4.2. Giải pháp nâng cao hiệu quả phanh
• 4. CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ, CHẾ TẠO HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN ĐIỆN CHO DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN SƠ-MI-RƠ-MOÓC
• 4.1. Thuật toán điều khiển PID
• 4.2. Bộ vi điều khiển Arduino, van dẫn và các cảm biến
• 4.3. Phương pháp điều khiển
• 4.4. Thiết kế, chế tạo mô hình thử nghiệm
• 5. CHƯƠNG 5: KẾT LUẬN
• 5.1. Kết quả nghiên cứu
• 5.2. Hướng phát triển đề tài
• TÀI LIỆU THAM KHẢO

I. Tổng quan

Hệ thống phanh là một trong những thành phần quan trọng nhất của ô tô, đảm bảo an toàn cho người và hàng hóa trong quá trình vận chuyển. Hệ thống phanh khí nén được sử dụng phổ biến trên các loại xe vận tải lớn như xe buýt, xe tải và xe đầu kéo. Việc nghiên cứu và cải tiến công nghệ phanh là cần thiết để nâng cao hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống. Đặc biệt, trong bối cảnh giao thông ngày càng phức tạp, việc tối ưu hóa hiệu suất phanh trở thành một yêu cầu cấp thiết. Nghiên cứu này nhằm mục đích phát triển một hệ thống phanh điện kết hợp với phanh khí nén, giúp giảm thiểu thời gian phản ứng và quãng đường phanh, từ đó nâng cao tính an toàn giao thông.

1.1. Lý do thực hiện và tính cấp thiết của đề tài

Sự phát triển nhanh chóng của ngành công nghiệp ô tô và nhu cầu vận chuyển hàng hóa ngày càng tăng đã đặt ra yêu cầu cao về an toàn giao thông. Hệ thống phanh là một trong những yếu tố quyết định đến sự an toàn của phương tiện. Việc nghiên cứu và cải tiến hệ thống phanh là cần thiết để đáp ứng nhu cầu này. Đặc biệt, xe tải lớn và xe đầu kéo thường gặp phải vấn đề về hiệu suất phanh, do đó, việc phát triển một hệ thống phanh điện khí nén sẽ giúp cải thiện đáng kể tình hình này. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc nâng cao an toàn giao thông.

II. Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh khí nén

Hệ thống phanh khí nén hoạt động dựa trên nguyên lý sử dụng áp suất khí nén để tạo ra lực phanh. Động lực học dẫn động phanh khí nén là một lĩnh vực nghiên cứu quan trọng, giúp hiểu rõ hơn về cách thức hoạt động của hệ thống. Các yếu tố như kích thước đường ống, chất lượng lưu thông của dòng khí, và áp suất khí nén đều ảnh hưởng đến hiệu suất của hệ thống. Việc tính toán động lực học là cần thiết để tối ưu hóa thiết kế và cải thiện hiệu suất phanh. Nghiên cứu này sẽ phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hệ thống phanh và đề xuất các giải pháp nâng cao hiệu quả hoạt động của nó.

2.1. Đặc điểm của hệ thống phanh khí nén

Hệ thống phanh khí nén có nhiều ưu điểm như khả năng tạo ra lực phanh lớn và độ tin cậy cao. Tuy nhiên, nó cũng tồn tại một số nhược điểm như thời gian phản ứng chậm do sử dụng các loại van cơ khí. Việc nghiên cứu và phát triển hệ thống phanh điện có thể khắc phục những nhược điểm này. Phanh tự động và cải tiến hệ thống phanh sẽ giúp giảm thiểu thời gian chậm tác dụng và nâng cao hiệu suất phanh. Nghiên cứu này sẽ tập trung vào việc thiết kế và thử nghiệm một hệ thống phanh điện khí nén nhằm cải thiện hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống phanh trên xe tải lớn.

III. Nghiên cứu dẫn động phanh khí nén trên rơ moóc siêu trường

Nghiên cứu này tập trung vào việc phân tích và thiết kế dẫn động phanh khí nén cho các loại rơ-moóc siêu trường. Việc sử dụng van điều khiển điện tử trong hệ thống phanh sẽ giúp giảm thiểu thời gian phản ứng và nâng cao hiệu suất phanh. Các thông số động lực học sẽ được tính toán và mô phỏng để đánh giá hiệu quả của hệ thống. Nghiên cứu này không chỉ giúp cải thiện hiệu suất phanh mà còn nâng cao độ tin cậy của hệ thống phanh trong các điều kiện vận hành khác nhau.

3.1. Tính toán động lực học dẫn động phanh khí nén

Tính toán động lực học là một phần quan trọng trong việc thiết kế hệ thống phanh. Các yếu tố như áp suất khí nén, kích thước đường ống và vị trí của các van đều ảnh hưởng đến hiệu suất phanh. Nghiên cứu này sẽ sử dụng các phương pháp mô phỏng để tính toán và phân tích động lực học của hệ thống phanh khí nén. Kết quả sẽ được so sánh với các hệ thống phanh truyền thống để đánh giá hiệu quả và độ tin cậy của hệ thống mới.

IV. Thiết kế hệ thống điều khiển điện cho dẫn động phanh khí nén

Thiết kế hệ thống điều khiển điện cho dẫn động phanh khí nén là một bước quan trọng trong việc cải thiện hiệu suất phanh. Hệ thống điều khiển điện sẽ giúp giảm thiểu thời gian phản ứng và nâng cao độ chính xác trong việc điều khiển lực phanh. Nghiên cứu này sẽ trình bày chi tiết về thuật toán điều khiển PID và cách thức áp dụng nó trong hệ thống phanh. Việc sử dụng cảm biến áp suất và bộ vi điều khiển sẽ giúp tối ưu hóa hoạt động của hệ thống phanh, từ đó nâng cao an toàn giao thông.

4.1. Thuật toán điều khiển PID

Thuật toán điều khiển PID là một trong những phương pháp phổ biến trong việc điều khiển các hệ thống tự động. Trong nghiên cứu này, thuật toán PID sẽ được áp dụng để điều khiển hệ thống phanh điện khí nén. Việc điều chỉnh các tham số PID sẽ giúp tối ưu hóa hiệu suất phanh và giảm thiểu thời gian phản ứng. Nghiên cứu sẽ trình bày chi tiết về cách thức thiết kế và triển khai thuật toán này trong hệ thống phanh, từ đó nâng cao độ tin cậy và hiệu suất của hệ thống.

V. Kết luận

Nghiên cứu về hệ thống phanh khí nén điện cho xe vận tải lớn đã chỉ ra rằng việc cải tiến công nghệ phanh là cần thiết để nâng cao an toàn giao thông. Hệ thống phanh điện khí nén không chỉ giúp giảm thiểu thời gian phản ứng mà còn nâng cao hiệu suất phanh. Kết quả nghiên cứu cho thấy rằng việc áp dụng công nghệ phanh điện có thể cải thiện đáng kể hiệu suất và độ tin cậy của hệ thống phanh. Nghiên cứu này mở ra hướng đi mới cho việc phát triển các hệ thống phanh hiện đại, đáp ứng nhu cầu ngày càng cao của thị trường.

5.1. Hướng phát triển đề tài

Hướng phát triển tiếp theo của đề tài này có thể bao gồm việc nghiên cứu sâu hơn về các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất phanh và phát triển các mô hình mô phỏng phức tạp hơn. Việc áp dụng công nghệ mới như trí tuệ nhân tạo trong việc điều khiển hệ thống phanh cũng là một hướng đi tiềm năng. Nghiên cứu này không chỉ có giá trị lý thuyết mà còn có ứng dụng thực tiễn cao trong việc nâng cao an toàn giao thông và hiệu quả vận tải.

Tổng quan nghiên cứu

Hệ thống phanh là một trong những bộ phận quan trọng nhất trên ô tô, đảm bảo an toàn khi vận hành, đặc biệt đối với các xe vận tải cỡ lớn như xe tải, xe buýt, xe đầu kéo và rơ-moóc. Theo thống kê, tại Việt Nam, số lượng xe ô tô các loại đang lưu hành khoảng trên 385.000 chiếc, trong đó 32% tập trung tại TP. Hồ Chí Minh, với nhu cầu bổ sung hàng năm khoảng 12.000 chiếc. Hệ thống phanh khí nén được sử dụng phổ biến trên các loại xe này do khả năng tạo mô-men phanh lớn và điều khiển nhẹ nhàng. Tuy nhiên, hệ thống phanh khí nén truyền thống còn tồn tại nhược điểm về thời gian trễ và thời gian phản ứng, làm tăng quãng đường phanh và ảnh hưởng đến an toàn giao thông.

Mục tiêu nghiên cứu của luận văn là đánh giá và cải tiến hệ thống dẫn động phanh khí nén trên xe vận tải cỡ lớn, đặc biệt là rơ-moóc siêu trường tại TP. Hồ Chí Minh, bằng cách thiết kế hệ thống phanh điện khí nén có điều khiển điện tử nhằm giảm thời gian trễ và nâng cao hiệu quả phanh. Phạm vi nghiên cứu tập trung vào động lực học dẫn động phanh khí nén, thiết kế hệ thống điều khiển điện tử và mô hình thử nghiệm trên rơ-moóc siêu trường. Nghiên cứu có ý nghĩa quan trọng trong việc nâng cao an toàn giao thông, giảm thiểu tai nạn do lỗi hệ thống phanh, đồng thời góp phần phát triển công nghiệp ô tô trong nước.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính: lý thuyết động lực học dẫn động phanh khí nén và mô hình điều khiển điện tử PID. Động lực học dẫn động phanh khí nén được mô hình hóa bằng phương pháp tương đương mạch điện, trong đó áp suất khí nén tương đương với điện áp, lưu lượng khí tương đương với dòng điện, và thể tích bình chứa tương đương với điện dung tụ điện. Phương trình lưu lượng khí qua tiết lưu được xây dựng dựa trên hàm lưu lượng khí động học của Metlyuk, với các tham số như hệ số lưu lượng, áp suất đầu vào và đầu ra, thể tích bình chứa.

Mô hình điều khiển điện tử sử dụng thuật toán PID để điều chỉnh van điện từ trong hệ thống phanh điện khí nén, nhằm giảm thời gian phản ứng và tăng độ chính xác điều khiển lực phanh. Các khái niệm chính bao