Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1. Tình hình vận chuyển hành khách bằng ô tô, xe bus hiện nay Theo Nghị định số 23/2004/NĐ-CP quy định niên hạn sử dụng của ô tô tải và ô tô chở người ngày 13/1/2004 [18], nhằm đổi mới phương tiện phục vụ chuyên chở hành khách liên tỉnh và trong thành phố. Quyết định số 177/2004/QĐ-TTg về việc phê duyệt quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2010, tầm nhìn đến năm 2020 [19], Ô tô khách tại các thành phố hiện nay có nhu cầu rất lớn đặc biệt là tại các thành phố lớn. Đến nay cả nước hiện có trên mười doanh nghiệp sản xuất và lắp ráp ô tô lớn.
Ngày nay thực hiện chương trình nội địa hóa của ngành công nghiệp ô tô thì việc chế tạo các phụ kiện trong nước như: săm, lốp, ắc quy, ghế ngồi, dây điện, khung vỏ, dầm cầu.là cần thiết và cũng đã có một số công ty đã bắt tay vào sản xuất như: Xí nghiệp Tư doanh Xuân Kiên (Vinaxuki), Toyota Việt Nam và Công ty Trường Hải (Thaco)… Trong quá trình phát triển nền kinh tế quốc dân và phục vụ đời sống xã hội, nhu cầu vận chuyển hàng hóa và hành khách ngày một gia tăng. Vận tải ô tô có khả năng đáp ứng tốt hơn nhiều mặt so với các phương tiện vận tải khác do tính đơn giản, cơ động. Ô tô có thể đi đến những vùng mà các phương tiện khác không thể đến được bên cạnh đó giá thành vận chuyển ô tô tương đối thấp. Ở nước ta, do địa hình phức tạp, sự mở rộng và đô thị hóa tăng nhanh trong khi việc đầu tư và đáp ứng của các phương tiện khác còn hạn chế thì vận tải ô tô càng có nhiều ưu thế hơn.
Trong hoàn cảnh kinh tế hiện nay, việc đi lại của nhân dân ta vẫn chủ yếu dựa vào vận tải hành khách đường bộ do giá rẻ và tiện lợi. Những năm trước đây nhu cầu của hành khách là chỉ cần có phương tiện để đi đến nơi mà ít có yêu cầu cao về chất lượng phương tiện. Ngày nay, kinh tế phát triển hơn, đời sống người dân đã được nâng cao, cùng với xu thế hội nhập vào nền kinh tế thế giới, nhu cầu đi lại của người dân phải kèm theo yêu cầu về chất lượng phục vụ. Tổng quan về nghiên cứu dao động của ô tô và hệ thống treo trên ô tô 1.
Nghiên cứu về dao động của ô tô trên thế giới Độ êm dịu chuyển động là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng ô tô cho nên các nhà khoa hoc, các nhà sản xuất ô tô trên thế giới đã đầu tư rất nhiều cho việc nghiên cứu vấn đề dao động của ô tô. Hướng chung của các nghiên cứu đó là : - Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ô tô - Thiết lập phương trình dao động của ô tô , giải các bài toán về dao động của ô tô - Tìm mối tương quan giữa các thông số trên ô tô, của hệ thống treo với các chi tiết đánh giá độ êm dịu chuyển động - Nghiên cứu nguồn gây dao động của ô tô - Nghiên cứu chế tạo các phần tử của hệ thống treo có những tính năng cho phép nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô Quan hệ "bánh xe- mặt đường" được các tác giả trong và ngoài nước quan tâm dưới nhiều góc độ khác nhau nó được xem như nguồn kích thích dao động ngẩu nhiên. Với quan hệ đó được dùng làm cơ sở để thiết kế hệ thống treo "thân thiện với đường" và tìm chế độ khai thác hợp lý (tài trọng, tốc độ chuyển động) để hạn chế phá hủy đường. Hướng nghiên cứu xác định lực động tương tác giữa ô tô, mặt đường và ảnh hưởng đến sự phá huỷ đường, quy trinh kiểm tra lực động và các tiêu chí đánh giá hư hại, điển hình là các công trình sau: David Cebon [23], [24], [25] có nhiều công trình nghiên cứu đánh giá lực động giữa bánh xe và một đường cùng như ảnh hưởng cùa lực động đến sự phá hủy đường.
Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô, như Công trình của Mitschke M. [28] đã nghiên cứu về dao động của ôtô du lịch, mô hình dao động được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và tối ưu hệ thống treo. Các công trình nghiên cứu của Gaichev L. [26] Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô là nền tảng cho các nghiên cứu khác về ôtô và máy kéo với các mục đích 5 khác nhau.
Tuy nhiên các mô hình toán học trong các công trình này chỉ xét đến dao động theo phương thẳng đứng có kể đến các biến dạng của lốp, chưa tính đến ảnh hưởng của dao động theo phương ngang và quay quanh trục thẳng đứng. và JK Hedrick nghiên cứu biện pháp làm giảm phá huỷ đường bàng các hệ thống treo tích cực, bán tích cực [29]. Công trình ngiên cứu của Xilaev A. [31] đã đưa ra lý thuyết phổ nghiên cứu dao động ngẫu nhiên xe vận tải.
Trong nghiên cứu, tác giả đã đưa ra phương pháp phổ để giải bài toán dao động tuyến tính xe vận tải nhiều cầu với tác động đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên Alexander o. Gibson [27] nghiên cứu xây dựng mô hình động lực học của xe tải nặng đề đánh giá sự phá huỷ đường. Ailen Gs Yinchen [25] lại quan tâm nghiên cứu đến độ êm dịu chuyển động và ảnh hưởng đến sức khỏe con người Như vậy trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô, các công trình này chủ yếu tập trung giải quyết dao động của ôtô chạy trên đường, Mặc dù về nội dung nghiên cứu cũng rất đa dạng. Nhưng chưa có công trình nghiên cứu về xe Bus Thaco.
Nghiên cứu về dao động của ô tô ở Việt Nam Ngành chế tạo ô tô ở nước ta chưa thực sự phát triển các xe ở nước ta chủ yếu là xe nhập khẩu nguyên chiếc và xe nhập khẩu các tổng thành về lắp ráp trong nước. Chúng ta mới chỉ phát triển về mặt khai thác, sử dụng, bảo dưỡng, sủa chữa và lắp ráp Do điều kiện đặc thù như đã nói ở trên về ngành ô tô ở Việt Nam vấn đề về dao động và độ êm dịu chuyển động của ô tô chưa được quan tâm nghiên cứu một cách có hệ thống. Tuy vậy nghiên cứu từng thành phần cụ thể cũng đã được tiến hành ở một số cơ sở nghiên cứu và một số tác giả với các hướng cụ thể như sau: Năm 2010 TS.Trần Việt Hà [7] đã nghiên cứu ảnh hường của một số thông số đến độ êm dịu chuyển động của ô tô khách được đóng mới ở Việt Nam. Luận án đã xây dựng được mô hình dao động phù hợp, khảo sát được sự ảnh hưởng của một 6 số thông số tới độ êm dịu chuyển động và sức chịu đựng của con người cho một số ôtô khách đóng mới tại Việt Nam và đã thí nghiệm xác định các chỉ tiêu êm dịu chuyển động trong phòng thí nghiệm và trên đường thử nghiệm có biên dạng hình sin cho xe ôtô đã được khảo sát.
Luận án thạc sĩ của tác giả Nguyễn Trọng Khối (2009). Lựa chọn hợp lý thông số hệ thống treo ô tô tải theo hướng thân thiện với đường [13] Th.s Huỳnh Hội Quốc [16] đã nghiên cứu về quá trình lắc ngang, lắc dọc của ô tô ở vận tốc cao. Công trình nghiên cứu của GS. Nguyễn Hữu cẩn và các cộng sự [3], cho thấy: Tính êm dịu trong chuyển động của ô tô máy kéo được đánh giá qua các chỉ tiêu: Tần số dao động thích hợp, gia tốc dao động thích hợp, thời gian tác động của dao động.
Trong chuyển động, ô tô máy kéo dao động theo các phương: Thẳng đứng (OZ), phương ngang (OX), phương dọc máy (OY), các dao động theo phương thẳng đứng ảnh hưởng chính đến con người; theo phương ngang, phương dọc ảnh hưởng không đáng kể, có thể bỏ qua. Trần Văn Như & Đào Mạnh Hùng [17], tối ưu thông số của hệ thống treo để giảm thiểu phá huỷ đường theo điều kiện ở Việt nam Luận án tiến sĩ của tác gỉa Đào Mạnh Hùng (2006). Xác định lực động giữa bánh xe và mặt đường của ô tô tải trong điều kiện sử dụng ở việt nam [11] Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Văn Tuấn [21] đã xây dựng được mô hình dao động khảo sát xe Ca do Việt Nam đóng, mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung và vỏ là kết cấu đặc trưng của xe ca, từ đó tác giả đã đưa ra được mục tiêu nâng cao độ êm dịu cho xe khách Ba Đình. Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thanh An [1] đã sử dụng lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu để nghiên cứu tối ưu hóa các thông số hệ thống treo ôtô khách sử dụng tại Việt Nam.
Tác giả đã sử dụng phương trình không gian trạng thái và phần mềm Matlab – Simulik để khảo sát dao động của ôtô khách dưới tác dụng của hàm kích động mặt đường là dạng xung và kích động ngẫu nhiên. Các công trình nghiên cứu dao động của ô tô ở nước ta chỉ mới xuất hiện 7 trong những năm gần đây. Các công trình này là nghiên cứu trong phạm vi hẹp nhằm xác định ảnh hưởng của rung xóc tới sức khỏe của người lái và bước đầu đặt ra một số biện pháp chống rung cho người lái như cải tiến ghế chống rung. Các tác giả mới xem xét dao động của ô tô trong một số điều kiện cụ thể khi xem hệ là tuyến tính, một bậc tự do chịu tác động của mặt đường dạng hàm xác định… Tuy nhiên theo tìm hiểu của tác giả thi chưa có đề tài nào nghiên cứu về dao động của ô tô Bus Thaco 46 chỗ khi vận chuyển hành khách trên đường giao thông.3 Tổng quan hệ thống treo trên ô tô 1.1 Công dụng yêu cầu của hệ thống treo Trên ôtô, hệ thống treo và cụm bánh xe được gọi là phần chuyển động của ôtô.
Chức năng cơ bản của phần chuyển động là tạo điều kiện thực hiện “chuyển động bánh xe” của ôtô đảm bảo các bánh xe lăn và thân xe chuyển động tịnh tiến, thực hiện nhiệm vụ vận tải của ôtô. Chuyển động bánh xe đòi hỏi các tương hỗ giữa bánh xe và thân xe phải có khả năng truyền lực và mômen theo các quan hệ nhất định. Trong chức năng của phần chuyển động nếu bị mất một phần hoặc thay đổi khả năng truyền lực và mômen có thể làm phá hỏng chức năng của phần chuyển động.