Nghiên cứu phương pháp giảm đè chậm tác động của hệ thống phanh xe tải

Nghiên cứu phương pháp giảm độ hậm tá dụng của dẫn động phanh sơmi rơmoóc tải trọng lớn, nâng cao hiệu suất và an toàn trong vận tải.

• Người hướng dẫn: PGS.TS Nguyễn Tráng Hoàn
• Trường học: Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội
• Chuyên ngành: Cơ khí động lực
• Đề tài: Nghiên cứu phương pháp giảm đè chậm tác động của hệ thống phanh xe tải
• Loại tài liệu: luận văn thạc sĩ
• Năm xuất bản: 2008
• Địa điểm: Hà Nội

Mục lục chi tiết

• 1. CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN
• 1.1. Đặc điểm chung của dến đóng phanh khí nén

Tóm tắt

I. Tổng Quan Nghiên Cứu Giảm Độ Trễ Phanh Xe Tải Lớn

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đang phát triển mạnh mẽ. Ô tô tải trở thành phương tiện vận chuyển hàng hóa chủ lực. Gia tăng số lượng xe tải kéo theo nguy cơ tai nạn giao thông tăng cao. Một trong những nguyên nhân là hệ thống phanh không đảm bảo. Do đó, việc nghiên cứu và cải tiến hệ thống phanh xe tải là vô cùng cần thiết để nâng cao an toàn phanh xe tải. Các xe tải trọng trung bình và lớn thường sử dụng dẫn động phanh khí nén. Ưu điểm của phanh khí nén là lực phanh lớn. Tuy nhiên, nhược điểm là độ trễ phanh xe tải tương đối lớn, đặc biệt đối với xe kéo moóc. Luận văn này tập trung vào việc "Nghiên cứu các phương pháp giảm độ chậm tác dụng của dẫn động phanh sơmi rơmoóc tải trọng lớn".

1.1. Phân Tích Ưu Nhược Điểm Hệ Thống Phanh Khí Nén

Hệ thống phanh khí nén sử dụng khí nén làm môi chất công tác. Khí nén có khả năng chịu nén, khác với chất lỏng. Do đó, sự lan truyền áp suất trong hệ thống phanh khí nén bị chậm hơn so với hệ thống phanh thủy lực. Lực phanh tạo ra phụ thuộc vào áp suất khí nén và kích thước bầu phanh, không bị giới hạn bởi lực tác động lên bàn đạp phanh. Điều này cho phép tạo ra lực phanh lớn, phù hợp với xe tải trọng lớn. Tuy nhiên, cần nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian phanh xe tải.

1.2. Mục Tiêu Nghiên Cứu Giảm Độ Trễ Phanh

Mục tiêu chính của nghiên cứu là xác định thời gian phanh xe tải và đề xuất các phương án giảm độ trễ phanh xe tải. Đối tượng nghiên cứu là động học hệ thống dẫn động phanh khí nén trên xe sơmi rơmoóc tải trọng lớn. Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài là mô phỏng và tính toán độ trễ phanh xe tải của hệ thống dẫn động phanh sơmi rơmoóc. Nghiên cứu này hướng đến việc cải thiện hiệu quả phanh xe tải và giảm thiểu nguy cơ tai nạn giao thông xe tải.

II. Thách Thức Ảnh Hưởng Độ Trễ Phanh Đến An Toàn Xe Tải

Độ trễ phanh là một vấn đề nghiêm trọng ảnh hưởng đến an toàn phanh xe tải. Thời gian phản ứng chậm của hệ thống phanh xe tải có thể dẫn đến tăng quãng đường phanh, đặc biệt trong các tình huống khẩn cấp. Điều này đặc biệt nguy hiểm đối với xe tải có tải trọng lớn và xe sơmi rơmoóc. Các nghiên cứu trước đây đã chỉ ra rằng, độ trễ phanh xe tải có thể là nguyên nhân chính gây ra các vụ tai nạn giao thông xe tải. Do đó, việc tìm ra giải pháp giảm độ trễ phanh xe tải là vô cùng cấp thiết.

2.1. Nguyên Nhân Gây Ra Độ Trễ Phanh Xe Tải

Có nhiều nguyên nhân gây ra độ trễ phanh xe tải, bao gồm: quán tính của các bộ phận trong hệ thống phanh, thời gian nén khí trong đường ống, ma sát trong các van và xi lanh phanh. Đường ống dẫn khí dài, đặc biệt trên xe sơmi rơmoóc, cũng làm tăng độ trễ phanh xe tải. Áp suất khí nén không đủ cũng góp phần làm chậm quá trình phanh. Cần phân tích kỹ lưỡng từng yếu tố để đưa ra giải pháp phù hợp.

2.2. Tác Động Của Độ Trễ Phanh Lên Quãng Đường Phanh

Độ trễ phanh xe tải ảnh hưởng trực tiếp đến quãng đường phanh. Trong thời gian độ trễ phanh xe tải, xe vẫn tiếp tục di chuyển với vận tốc ban đầu. Khi phanh bắt đầu tác dụng, xe mới bắt đầu giảm tốc. Quãng đường di chuyển trong thời gian độ trễ phanh xe tải cộng với quãng đường phanh thực tế sẽ tạo ra tổng quãng đường phanh. Do đó, giảm độ trễ phanh xe tải sẽ giúp giảm đáng kể quãng đường phanh và tăng khả năng tránh tai nạn giao thông xe tải.

III. Phương Pháp Tối Ưu Hóa Hệ Thống Phanh Khí Nén Xe Tải

Để giảm độ trễ phanh xe tải, cần tối ưu hóa hệ thống phanh khí nén xe tải. Có nhiều phương pháp khác nhau có thể được áp dụng, bao gồm: giảm chiều dài và đường kính đường ống dẫn khí, sử dụng các van phanh có tốc độ phản hồi nhanh hơn, tăng áp suất khí nén trong hệ thống, và sử dụng hệ thống phanh ABS xe tải. Việc kết hợp các phương pháp này có thể mang lại hiệu quả tối ưu trong việc giảm độ trễ phanh xe tải.

3.1. Giảm Chiều Dài Và Đường Kính Ống Dẫn Khí Phanh

Việc giảm chiều dài và đường kính ống dẫn khí giúp giảm thể tích khí cần nén để kích hoạt phanh, từ đó giảm độ trễ phanh xe tải. Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng đường kính ống vẫn đủ lớn để cung cấp đủ lưu lượng khí cho các xi lanh phanh. Thiết kế đường ống ngắn nhất và sử dụng vật liệu nhẹ có thể giảm đáng kể thời gian phanh xe tải.

3.2. Sử Dụng Van Phanh Tốc Độ Phản Hồi Nhanh Hơn

Các van phanh có tốc độ phản hồi nhanh hơn giúp giảm thời gian trễ giữa thời điểm đạp phanh và thời điểm phanh bắt đầu tác dụng. Van phanh điện tử hoặc van phanh khí nén cải tiến có thể cải thiện đáng kể độ trễ phanh xe tải. Việc lựa chọn van phanh phù hợp là yếu tố quan trọng để tối ưu hóa hiệu quả phanh xe tải.

3.3. Tăng Áp Suất Khí Nén Trong Hệ Thống Phanh

Tăng áp suất khí nén trong hệ thống phanh xe tải giúp tăng tốc độ nén khí và kích hoạt phanh nhanh hơn. Tuy nhiên, cần đảm bảo rằng các bộ phận trong hệ thống phanh có thể chịu được áp suất cao hơn. Việc điều chỉnh áp suất phanh xe tải cần được thực hiện cẩn thận để tránh gây ra các vấn đề an toàn khác.

IV. Giải Pháp Ứng Dụng Công Nghệ Phanh ABS và EBS Xe Tải

Công nghệ phanh ABS xe tải (Anti-lock Braking System) và EBS (Electronic Braking System) là những giải pháp tiên tiến giúp cải thiện đáng kể an toàn phanh xe tải. Phanh ABS xe tải giúp ngăn chặn bánh xe bị bó cứng khi phanh gấp, cho phép người lái duy trì khả năng kiểm soát xe. EBS tích hợp ABS với các chức năng khác như phân phối lực phanh điện tử (EBD) và hệ thống kiểm soát lực kéo (TCS), giúp tối ưu hóa hiệu quả phanh xe tải và giảm độ trễ phanh xe tải.

4.1. Lợi Ích Của Phanh ABS Trong Giảm Độ Trễ Phanh

Phanh ABS xe tải không trực tiếp giảm độ trễ phanh xe tải, nhưng nó giúp tối ưu hóa quá trình phanh và giảm quãng đường phanh trong các tình huống khẩn cấp. Bằng cách ngăn chặn bánh xe bị bó cứng, phanh ABS xe tải cho phép lực phanh được truyền tối đa xuống mặt đường, giúp xe giảm tốc nhanh hơn và giảm nguy cơ tai nạn giao thông xe tải.

4.2. Ứng Dụng Phanh EBS Để Tăng Tốc Độ Phản Hồi Phanh

EBS có thể giúp tăng tốc độ phản hồi phanh bằng cách sử dụng các cảm biến và bộ điều khiển điện tử để theo dõi và điều chỉnh áp suất phanh trên từng bánh xe. Điều này giúp đảm bảo rằng lực phanh được phân phối tối ưu và độ trễ phanh xe tải được giảm thiểu. EBS cũng có thể tích hợp với các hệ thống hỗ trợ lái xe khác như hệ thống cảnh báo va chạm và hệ thống phanh khẩn cấp tự động.

V. Nghiên Cứu Phân Tích Ảnh Hưởng Các Yếu Tố Đến Thời Gian Phanh

Nghiên cứu này sẽ phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau đến thời gian phanh xe tải, bao gồm chiều dài và đường kính đường ống, áp suất khí nén, loại van phanh, và hệ thống điều khiển phanh. Kết quả nghiên cứu sẽ cung cấp cơ sở dữ liệu quan trọng để thiết kế và tối ưu hóa hệ thống phanh xe tải nhằm giảm độ trễ phanh xe tải và nâng cao an toàn phanh xe tải.

5.1. Mô Phỏng và Thử Nghiệm Hệ Thống Phanh Xe Tải

Nghiên cứu sử dụng phương pháp mô phỏng trên máy tính và thử nghiệm thực tế để đánh giá hiệu quả phanh xe tải và xác định độ trễ phanh xe tải. Mô hình mô phỏng sẽ cho phép phân tích ảnh hưởng của các yếu tố khác nhau một cách nhanh chóng và hiệu quả. Thử nghiệm thực tế sẽ giúp xác nhận kết quả mô phỏng và đánh giá tính khả thi của các giải pháp đề xuất.

5.2. Đánh Giá Ảnh Hưởng của Van Gia Tốc Đến Độ Trễ Phanh

Nghiên cứu cũng đánh giá ảnh hưởng của việc sử dụng van gia tốc trong hệ thống phanh sơmi rơmoóc. Van gia tốc có tác dụng giảm thời gian nạp khí vào bầu phanh, từ đó giảm độ trễ phanh xe tải. Nghiên cứu sẽ so sánh hiệu quả của các cấu hình van gia tốc khác nhau và xác định cấu hình tối ưu để giảm thời gian phanh xe tải.

VI. Kết Luận Triển Vọng Nghiên Cứu và Ứng Dụng Phanh Xe Tải

Việc giảm độ trễ phanh xe tải là một vấn đề quan trọng cần được giải quyết để nâng cao an toàn phanh xe tải và giảm thiểu nguy cơ tai nạn giao thông xe tải. Nghiên cứu này đã đề xuất một số phương pháp hiệu quả để giảm độ trễ phanh xe tải, bao gồm tối ưu hóa hệ thống phanh khí nén và ứng dụng công nghệ phanh ABS xe tải và EBS. Trong tương lai, cần tiếp tục nghiên cứu và phát triển các công nghệ phanh tiên tiến hơn để đảm bảo an toàn phanh xe tải trong mọi điều kiện vận hành.

6.1. Hướng Phát Triển Nghiên Cứu Về Phanh Xe Tải Tự Động

Một hướng phát triển tiềm năng là nghiên cứu và phát triển hệ thống phanh xe tải tự động. Hệ thống này sẽ sử dụng các cảm biến và thuật toán điều khiển để tự động phanh khi phát hiện nguy cơ va chạm, giúp giảm độ trễ phanh xe tải và ngăn chặn tai nạn giao thông xe tải.

6.2. Tầm Quan Trọng Của Bảo Dưỡng Hệ Thống Phanh Định Kỳ

Ngoài việc nghiên cứu và phát triển các công nghệ phanh tiên tiến, việc bảo dưỡng hệ thống phanh xe tải định kỳ cũng rất quan trọng để đảm bảo hiệu quả phanh xe tải và giảm nguy cơ tai nạn giao thông xe tải. Cần kiểm tra và thay thế các bộ phận bị mòn hoặc hư hỏng, đảm bảo áp suất khí nén đủ, và kiểm tra van phanh xe tải, má phanh xe tải thường xuyên.

Nội dung chính

Tổng quan nghiên cứu

Trong bối cảnh ngành công nghiệp ô tô tại Việt Nam phát triển mạnh mẽ, số lượng xe tải trọng lớn như xe đầu kéo, xe container ngày càng tăng, kéo theo nhu cầu nâng cao hiệu quả và an toàn của hệ thống phanh khí nén trên các phương tiện này. Theo ước tính, hệ thống phanh khí nén chiếm vai trò quan trọng trong việc đảm bảo an toàn giao thông, đặc biệt đối với xe tải trọng lớn như xe sơmi rơmoóc. Tuy nhiên, thực tế cho thấy hệ thống phanh khí nén trên các xe này thường gặp phải hiện tượng trễ tác động, gây ảnh hưởng đến hiệu quả phanh và tiềm ẩn nguy cơ tai nạn giao thông.

Luận văn tập trung nghiên cứu các phương pháp giảm thiểu thời gian trễ tác động của đèn đóng phanh sơmi rơmoóc tại trọng tải lớn, nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng và đảm bảo an toàn vận hành. Phạm vi nghiên cứu bao gồm việc xây dựng mô hình toán học, mô phỏng động học hệ thống phanh khí nén trên xe sơmi rơmoóc tại trọng tải trung bình và lớn, đồng thời khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến thời gian trễ tác động. Thời gian nghiên cứu tập trung vào dữ liệu và thực nghiệm tại Việt Nam, đặc biệt là khu vực Hà Nội năm 2008.

Nghiên cứu có ý nghĩa thiết thực trong việc cải tiến hệ thống phanh khí nén, góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông do trễ tác động phanh, đồng thời hỗ trợ các nhà sản xuất và kỹ sư trong việc thiết kế, tối ưu hóa hệ thống phanh cho xe tải trọng lớn.

Cơ sở lý thuyết và phương pháp nghiên cứu

Khung lý thuyết áp dụng

Luận văn dựa trên hai khung lý thuyết chính:

1. Lý thuyết động học khí nén: Nghiên cứu sự biến đổi áp suất, lưu lượng khí nén trong hệ thống phanh, dựa trên các định luật vật lý như định luật Boyle-Mariotte, Gay-Lussac và phương trình trạng thái khí lý tưởng. Các khái niệm chính bao gồm áp suất khí nén, lưu lượng khí, thể tích thay đổi của bầu phanh, và các đặc tính ma sát trong hệ thống.

2. Mô hình toán học hệ thống phanh khí nén đa đoạn: Sử dụng phương pháp mô phỏng tập trung, xây dựng các phương trình vi phân mô tả sự biến đổi áp suất và lưu lượng khí qua từng phần tử của hệ thống như van phanh, van gia tốc, bầu phanh, và các đoạn ống dẫn khí. Các khái niệm chính gồm: nút làm việc (nút Y), lưu lượng khí qua tiết diện, áp suất đầu vào và đầu ra của các van, thời gian phản ứng của van gia tốc.

Các khái niệm chuyên ngành được sử dụng gồm: van phanh, van gia tốc, bầu phanh, áp suất khí nén, lưu lượng khí, thời gian trễ tác động, mô phỏng MATLAB/Simulink.

Phương pháp nghiên cứu

Nguồn dữ liệu chính bao gồm số liệu thực nghiệm từ hệ thống phanh khí nén trên xe sơmi rơmoóc tại trọng tải trung bình và lớn, kết hợp với các thông số kỹ thuật của các bộ phận trong hệ thống phanh. Phương pháp phân tích sử dụng mô hình toán học và mô phỏng động học bằng phần mềm MATLAB cùng Simulink để mô phỏng quá trình truyền động khí nén và xác định thời gian trễ tác động.

Cỡ mẫu nghiên cứu là hệ thống phanh khí nén trên xe sơmi rơmoóc thực tế tại Hà Nội, năm 2008. Phương pháp chọn mẫu dựa trên các xe có trọng tải trung bình và lớn, đại diện cho nhóm xe tải trọng cao phổ biến tại Việt Nam. Timeline nghiên cứu kéo dài trong năm 2008, bao gồm giai đoạn thu thập số liệu, xây dựng mô hình, mô phỏng và phân tích kết quả.

Kết quả nghiên cứu và thảo luận

Những phát hiện chính

1. Thời gian trễ tác động của hệ thống phanh khí nén sơmi rơmoóc trung bình khoảng 0,5 đến 1 giây, tùy thuộc vào cấu hình van gia tốc và chiều dài ống dẫn khí. Việc sử dụng van gia tốc điều khiển giúp giảm thời gian trễ xuống khoảng 20-30% so với hệ thống không có van gia tốc.

2. Ảnh hưởng của tiết diện ống dẫn khí: Giảm đường kính ống dẫn từ 10 mm xuống 8 mm làm tăng thời gian trễ tác động lên khoảng 15%, trong khi tăng đường kính lên 12 mm giúp giảm thời gian trễ khoảng 10%.

3. Chiều dài ống dẫn khí cũng ảnh hưởng đáng kể: Tăng chiều dài ống từ 4 m lên 5 m làm tăng thời gian trễ tác động khoảng 12%, do áp suất khí nén truyền tải chậm hơn.

4. Cấu hình van gia tốc song song với van điều khiển giúp tối ưu hóa thời gian phản ứng, giảm thời gian trễ tác động xuống mức thấp nhất trong các phương án khảo sát, đạt hiệu quả giảm khoảng 35% so với cấu hình van gia tốc đơn.

Thảo luận kết quả

Nguyên nhân chính của thời gian trễ tác động là do sự biến đổi áp suất khí nén trong các đoạn ống dẫn và các van điều khiển, đặc biệt là các van gia tốc có vai trò quan trọng trong việc tăng tốc độ truyền áp suất. So sánh với các nghiên cứu quốc tế, kết quả phù hợp với các mô hình động học khí nén phức tạp, tuy nhiên nghiên cứu này đã bổ sung các thông số thực tế tại Việt Nam, giúp tăng tính ứng dụng.

Việc mô phỏng bằng MATLAB/Simulink cho phép thể hiện rõ ràng sự biến đổi áp suất và lưu lượng khí qua từng phần tử, có thể trình bày qua biểu đồ áp suất theo thời gian tại các nút làm việc, giúp trực quan hóa quá trình truyền động khí nén. Kết quả này có ý nghĩa quan trọng trong việc thiết kế và cải tiến hệ thống phanh khí nén, góp phần nâng cao an toàn giao thông.

Đề xuất và khuyến nghị

1. Tối ưu hóa thiết kế ống dẫn khí: Khuyến nghị sử dụng ống dẫn khí có đường kính từ 10-12 mm và hạn chế chiều dài ống dẫn không quá 5 m để giảm thiểu thời gian trễ tác động. Chủ thể thực hiện: các nhà sản xuất và kỹ sư thiết kế xe tải, thời gian áp dụng: 1-2 năm.

2. Ứng dụng van gia tốc điều khiển song song: Lắp đặt cấu hình van gia tốc song song với van điều khiển để tăng tốc độ truyền áp suất khí nén, giảm thời gian trễ tác động từ 0,5-1 giây xuống còn khoảng 0,3-0,5 giây. Chủ thể thực hiện: các trung tâm bảo dưỡng và nâng cấp hệ thống phanh, thời gian áp dụng: 6-12 tháng.

3. Nâng cao chất lượng vật liệu và kỹ thuật lắp ráp: Đảm bảo các mối nối, van và ống dẫn khí được lắp đặt chính xác, kín khít để tránh rò rỉ khí, góp phần giảm thiểu mất áp suất và thời gian trễ. Chủ thể thực hiện: nhà máy sản xuất và các đơn vị bảo trì, thời gian áp dụng: liên tục.

4. Đào tạo kỹ thuật viên và tài xế: Tăng cường đào tạo về vận hành và bảo dưỡng hệ thống phanh khí nén, giúp phát hiện và xử lý kịp thời các sự cố gây trễ tác động. Chủ thể thực hiện: các trung tâm đào tạo lái xe và bảo dưỡng, thời gian áp dụng: liên tục.

Đối tượng nên tham khảo luận văn

1. Kỹ sư thiết kế và phát triển sản phẩm ô tô: Sử dụng kết quả nghiên cứu để tối ưu hóa hệ thống phanh khí nén, nâng cao hiệu suất và an toàn cho xe tải trọng lớn.

2. Các nhà sản xuất và lắp ráp xe tải, sơmi rơmoóc: Áp dụng các giải pháp kỹ thuật nhằm giảm thời gian trễ tác động phanh, nâng cao chất lượng sản phẩm.

3. Trung tâm bảo dưỡng và sửa chữa xe tải: Tham khảo các phương pháp kiểm tra, bảo trì và cải tiến hệ thống phanh khí nén dựa trên mô hình động học và kết quả mô phỏng.

4. Các cơ quan quản lý giao thông và an toàn đường bộ: Sử dụng thông tin để xây dựng các tiêu chuẩn kỹ thuật và quy định về an toàn phanh cho xe tải trọng lớn, góp phần giảm thiểu tai nạn giao thông.

Câu hỏi thường gặp

1. Tại sao hệ thống phanh khí nén trên xe sơmi rơmoóc lại có thời gian trễ tác động?
   Thời gian trễ do áp suất khí nén phải truyền qua nhiều van, ống dẫn và bầu phanh, trong đó sự biến đổi áp suất và lưu lượng khí bị ảnh hưởng bởi kích thước, chiều dài ống và cấu hình van. Ví dụ, ống dẫn nhỏ hoặc dài sẽ làm chậm quá trình truyền áp suất.

2. Van gia tốc có vai trò gì trong hệ thống phanh khí nén?
   Van gia tốc giúp tăng tốc độ truyền áp suất khí nén đến bầu phanh, giảm thời gian trễ tác động. Cấu hình van gia tốc song song với van điều khiển được chứng minh giảm thời gian trễ khoảng 35%.

3. Làm thế nào để giảm thiểu thời gian trễ tác động của hệ thống phanh?
   Có thể giảm thiểu bằng cách tăng đường kính ống dẫn khí, giảm chiều dài ống, sử dụng van gia tốc điều khiển hiệu quả và đảm bảo các mối nối, van không bị rò rỉ khí.

4. Phần mềm MATLAB/Simulink được sử dụng như thế nào trong nghiên cứu?
   Phần mềm được dùng để mô phỏng quá trình truyền động khí nén, giải các phương trình vi phân mô tả sự biến đổi áp suất và lưu lượng khí qua từng phần tử, từ đó xác định thời gian trễ tác động và đánh giá hiệu quả các phương án cải tiến.

5. Nghiên cứu này có thể áp dụng cho các loại xe khác không?
   Mô hình và phương pháp nghiên cứu có thể điều chỉnh để áp dụng cho các loại xe tải trọng lớn khác sử dụng hệ thống phanh khí nén, tuy nhiên cần hiệu chỉnh các thông số kỹ thuật phù hợp với từng loại xe.

Kết luận

• Xác định rõ thời gian trễ tác động của hệ thống phanh khí nén sơmi rơmoóc trong khoảng 0,5-1 giây, ảnh hưởng bởi cấu hình van và kích thước ống dẫn.
• Mô hình toán học và mô phỏng MATLAB/Simulink giúp phân tích chi tiết quá trình truyền động khí nén, hỗ trợ đánh giá và tối ưu hệ thống.
• Các giải pháp kỹ thuật như sử dụng van gia tốc song song, tối ưu kích thước ống dẫn được đề xuất nhằm giảm thời gian trễ tác động.
• Nghiên cứu góp phần nâng cao an toàn giao thông và hiệu quả vận hành xe tải trọng lớn tại Việt Nam.
• Đề xuất các bước tiếp theo bao gồm thử nghiệm thực tế các giải pháp tối ưu và mở rộng nghiên cứu cho các loại xe khác.

Các nhà sản xuất, kỹ sư và cơ quan quản lý nên phối hợp triển khai các giải pháp cải tiến hệ thống phanh khí nén dựa trên kết quả nghiên cứu để nâng cao an toàn giao thông.

Trích đoạn nội dung tài liệu

Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc Ngµnh: c¬ khÝ ®éng lùc nghiªn cøu c¸c ph¬ng ph¸p gi¶m ®é chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc t¶i träng lín Hµ thanh s¬n Hµ néi 2008 17057205049661000000 Bé gi¸o dôc vµ ®µo t¹o Trêng ®¹i häc b¸ch khoa hµ néi luËn v¨n th¹c sÜ khoa häc nghiªn cøu c¸c ph¬ng ph¸p gi¶m ®é chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc t¶i träng lín Ngµnh: c¬ khÝ ®éng lùc M· sè: Hµ thanh s¬n Ngêi híng dÉn khoa häc: PGS.TS NguyÔn Träng Hoan Hµ néi 2008 1 Më ®Çu NÒn c«ng nghiÖp níc ta ®ang ph¸t triÓn m¹nh mÏ, «t« ®· trë thµnh ph¬ng tiÖn vËn chuyÓn hµnh kh¸ch vµ hµng ho¸ chñ lùc cho c¸c ngµnh kinh tÕ quèc d©n. Do vËy, sè lîng «t« kh¸ch, «t« t¶i cì trung vµ cì lín cña c¸c h·ng nh: KAMAZ, ISUZU HYUNDAI, DAWOO, HINO, SAMSUNG…xuÊt hiÖn ngµy cµng nhiÒu. ViÖc gia t¨ng ph¬ng tiÖn vËn t¶i nµy còng lµm gia t¨ng tai n¹n giao th«ng, lµm thiÖt h¹i vÒ ngêi vµ cña cho x· héi. Mét trong nh÷ng nguyªn nh©n g©y ra tai n¹n lµ do hÖ thèng phanh kh«ng ®¶m b¶o, cho nªn hÖ thèng phanh ngµy cµng ph¶i ®îc nghiªn cøu, c¶i tiÕn nh»m n©ng cao hiÖu qu¶ sö dông, gióp «t« an toµn chuyÓn ®éng.

Thùc tÕ cho thÊy, hÖ thèng phanh trªn c¸c xe «t« vËn t¶i cã t¶i träng trung b×nh vµ lín, c¸c xe du lÞch chë kh¸ch tõ 24 chç ngåi trë lªn thêng sö dông dÉn ®éng phanh kiÓu khÝ nÐn hoÆc thuû- khÝ, ®iÖn- thuû- khÝ v× dÉn ®éng phanh thuû lùc th«ng thêng, ®¬n gi¶n kh«ng ®¸p øng ®îc yªu cÇu vÒ lùc phanh trªn c¸c xe t¶i träng lín. Nhng dÉn ®éng phanh kiÓu khÝ nÐn cã nhîc ®iÓm lµ thêi gian chËm t¸c dông cña hÖ thèng (thêi gian ph¶n øng) t¬ng ®èi lín, nhÊt lµ ®èi víi xe kÐo moãc. XuÊt ph¸t tõ thùc tÕ trªn, t¸c gi¶ ®· chän ®Ò tµi: “Nghiªn cøu c¸c ph¬ng ph¸p gi¶m ®é chËm t¸c dông cña dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc t¶i träng lín“. Môc ®Ých nghiªn cøu: X¸c ®Þnh thêi gian chËm t¸c dông vµ ®Ò xuÊt c¸c ph¬ng ¸n gi¶m thêi gian chËm t¸c dông.

§èi tîng nghiªn cøu: 2 TÝnh to¸n ®éng học hÖ thèng dÉn ®éng phanh khÝ nÐn trªn c¸c xe s¬mi r¬moãcc t¶i träng lín. C¬ së khoa häc vµ thùc tiÔn cña ®Ò tµi: M« pháng vµ tÝnh to¸n thêi gian chËm t¸c dông cña hÖ thèng dÉn ®éng phanh s¬ mi r¬ moãc. T«i xin ch©n thµnh c¸m ¬n thÇy PGS.TS NguyÔn Träng Hoan cïng tËp thÓ c¸c thÇy, c« gi¸o trong ViÖn C¬ khÝ ®éng lùc ®· tËn t×nh híng dÉn, chØ b¶o, gióp ®ì t«i trong qu¸ tr×nh lµm luËn v¨n. T«i còng xin bµy tá lßng c¶m ¬n ®Õn Trung t©m ®µo t¹o vµ båi dìng sau ®¹i häc, c¸c b¹n ®ång nghiÖp ®· gióp ®ì, t¹o ®iÒu kiÖn thuËn lîi trong suèt qu¸ tr×nh häc tËp vµ nghiªn cøu.

Hµ néi, ngµy 18 th¸ng 11 n¨m 2008 T¸c gi¶ 3 Danh môc c¸c ký hiÖu, c¸c ch÷ viÕt t¾t Ký hiÖu ý nghÜa §¬n vÞ ®o A HÖ sè thùc nghiÖm A = 0,654 - B HÖ sè thùc nghiÖm B = 1,13 - fi TiÕt diÖn cña phÇn tö thø i m2 k ChØ sè ®o¹n nhiÖt, ®èi víi kh«ng khÝ k = 1,4 - li ChiÒu dµi cña ®o¹n èng thø i m. Lu lîng khÝ qua ®iÓm nót m3/s m. Lu lîng khÝ vµo mét dung tÝch m3/s mE pi ¸p suÊt dßng khÝ t¹i tiÕt diÖn thø i N/m2 R H»ng sè khÝ lý tëng, ®èi víi kh«ng khÝ R=287,14 m2/(s2Ko) o T NhiÖt ®é tuyÖt ®èi cña dßng khÝ K V ThÓ tÝch m3 v* VËn tèc giíi h¹n cña dßng khÝ v* ≈ 330 m/s µi HÖ sè lu lîng t¹i vÞ trÝ thø i - ξi HÖ sè c¶n t¹i vÞ trÝ thø i - DANH MôC C¸C b¶ng B¶ng Tªn b¶ng Trang 3.1 C¸c th«ng sè ®Çu vµo 6 3.2 Sè liÖu tÝnh to¸n 6 4.1 B¶ng th«ng sè khi gi¶m ®êng kÝnh èng d5 tõ 10 mm xuèng 66 8 mm 4.2 B¶ng th«ng sè khi t¨ng ®êng kÝnh èng d5 tõ 10 mm lªn 68 12 mm 4.3 B¶ng th«ng sè khi gi¶m ®êng kÝnh èng d7 tõ 10 mm xuèng 69 8 mm 4.4 B¶ng th«ng sè khi t¨ng ®êng kÝnh èng d7 tõ 10 mm lªn 71 12 mm 4.5 B¶ng th«ng sè khi gi¶m ®êng kÝnh d5 , d7, d9 tõ 10 mm 72 xuèng 8 mm 4.6 B¶ng th«ng sè khi t¨ng ®êng kÝnh d5, d7 , d9 tõ 10 mm lªn 74 12 mm 4.7 B¶ng th«ng sè khi t¨ng chiÒu dµi èng l5 thªm 1 (m) 75 4.8 B¶ng th«ng sè khi t¨ng chiÒu dµi èng l7 thªm 1 (m) 76 4.9 B¶ng sè liÖu thay thÕ 79 DANH MôC C¸C H×NH VÏ, §å THÞ H×nh Tªn h×nh vÏ, ®å thÞ Trang 1.1 S¬ ®å chung hÖ thèng dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc 7 1.2 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc hai cÇu 11 1.3 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc ba cÇu 12 1.4 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc ba cÇu, c¸c van ®Æt xa b×nh khÝ 13 1.5 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc ba cÇu, sö dông hai b×nh chøa khÝ, c¸c ®Æt xa 14 1.6 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc ba cÇu, sö dông van gia tèc ®iÒu khiÓn, hai van gia tèc ®Æt song song 15 1.7 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc ba cÇu, kiÓu con trît 16 1.8 S¬ ®å dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc ba cÇu, kiÓu con trît, sö dông hai van gia tèc ®iÒu khiÓn 17 1.9 S¬ ®å nguyªn lý vµ ký hiÖu van phanh 18 1.10 S¬ ®å van hai ng¶ 18 1.12 S¬ ®å nguyªn lý vµ ký hiÖu van gia tèc 19 2.1 Lu lîng ®i qua tiÕt lu 24 2.2 Lu lîng ®i vµo dung tÝch thay ®æi 27 2.4 S¬ ®å m« pháng ®êng èng 31 2.5 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ qua van 33 2.6 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ vµo bÇu phanh 34 3.1 M« h×nh hÖ thèng dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc 35 3.2 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ tõ van phanh ®Õn ®Çu nèi cña ®êng èng gi÷a ®Çu kÐo vµ s¬mi r¬moãc 36 3.3 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ tõ chç rÏ nh¸nh ®Õn van gia tèc cña ®Çu kÐo 41 3.4 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ tõ ®Çu nèi cña ®êng èng gi÷a ®Çu kÐo vµ s¬mi r¬moãc ®Õn van gia tèc ®iÒu khiÓn 44 3.5 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ tõ van gia tèc ®iÒu khiÓn ®Õn van gia tèc sè 3 46 3.6 S¬ ®å m« pháng dßng khÝ tõ van gia tèc ®iÒu khiÓn ®Õn van gia tèc sè 4 48 3.7 S¬ ®å m« pháng lu lîng vµ sù biÕn ®æi ¸p suÊt cña khÝ nÐn qua ®êng èng 55 3.8 Modul m« pháng lu lîng vµ sù biÕn ®æi ¸p suÊt cña khÝ nÐn qua ®êng èng 56 3.9 S¬ ®å m« pháng lu lîng vµ sù biÕn ®æi ¸p suÊt cña khÝ nÐn qua van 56 3.10 Modul m« pháng lu lîng vµ sù biÕn ®æi ¸p suÊt cña khÝ nÐn qua van 57 3.11 S¬ ®å m« pháng lu lîng vµ sù biÕn ®æi ¸p suÊt cña khÝ nÐn vµo bÇu phanh 57 3.12 Modul m« pháng lu lîng vµ biÕn ®æi ¸p suÊt cña khÝ nÐn vµo bÇu phanh 58 3.13 Modul m« pháng hÖ thèng dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc 59 3.14 Qu¸ tr×nh n¹p khÝ vµo bÇu phanh 64 4.1 KÕt qu¶ m« pháng khi gi¶m ®êng kÝnh èng d5 tõ 10 mm xuèng 8 mm 67 4.2 KÕt qu¶ m« pháng khi t¨ng ®êng kÝnh èng d5 tõ 10 mm lªn 12 mm 78 4.3 KÕt qu¶ m« pháng khi gi¶m ®êng kÝnh èng d7 tõ 10 mm xuèng 8 mm 70 4.4 KÕt qu¶ m« pháng khi t¨ng ®êng kÝnh èng d7 tõ 10 mm lªn 12 mm 71 4.5 KÕt qu¶ m« pháng khi gi¶m ®êng kÝnh èng d5, d7, d9 tõ 10 mm xuèng 8 mm 73 4.6 KÕt qu¶ m« pháng khi t¨ng ®êng kÝnh èng d5, d7, d9 tõ 10 mm lªn 12 mm 74 4.7 KÕt qu¶ m« pháng khi t¨ng chiÒu dµi èng l5 tõ 9 m lªn 10 m 76 4.8 KÕt qu¶ m« pháng khi t¨ng chiÒu dµi èng l9 tõ 4 m lªn 5 m 77 4.9 Modul m« pháng hÖ thèng dÉn ®éng phanh s¬mi r¬moãc khi bá bít van gia tèc sè 2 79 4.10 Qu¸ tr×nh n¹p khÝ vµo bÇu phanh khi bá bít van gia tèc sè 2 80 3 Ch¬ng 1 Tæng quan vÊn ®Ò nghiªn cøu 1.1 §Æc ®iÓm chung cña dÉn ®éng phanh khÝ nÐn M«i chÊt c«ng t¸c trong dÉn ®éng phanh khÝ lµ kh«ng khÝ nÐn. ChÊt khÝ vµ chÊt láng cã mét sè tÝnh chÊt gièng nhau nhng còng cã rÊt nhiÒu ®iÓm kh¸c nhau nªn ph¶i cã c¸c c«ng thøc riªng ®Ó tÝnh to¸n th«ng sè tr¹ng th¸i cña chÊt khÝ.

Kh¸c víi chÊt láng, kh«ng khÝ cã kh¶ n¨ng chÞu nÐn, díi t¸c dông cña ¸p suÊt thÓ tÝch kh«ng khÝ bÞ thay ®æi v× vËy lan truyÒn ¸p suÊt trong dÉn ®éng khÝ nÐn bÞ chËm, kh«ng tøc thêi nh trong dÉn ®éng phanh kiÓu thuû lùc do ®ã trong c¸c tÝnh to¸n qu¸ tr×nh ®éng häc cña dßng khÝ nÐn cÇn cã c¸c th«ng sè ®Æc trng cho tÝnh chÞu nÐn cña kh«ng khÝ. Khèi lîng riªng cña kh«ng khÝ nÐn thay ®æi rÊt lín khi ¸p suÊt hay nhiÖt ®é khèi khÝ bÞ thay ®æi. Trong hÖ thèng phanh dÉn ®éng b»ng khÝ nÐn, lùc cña ngêi ®iÒu khiÓn chØ lµm nhiÖm vô ®ãng më van phanh chÝnh cung cÊp dßng khÝ nÐn tíi c¸c bÇu phanh c«ng t¸c ë c¸c b¸nh xe. V× vËy, lùc phanh sinh ra ë c¸c b¸nh xe kh«ng cßn bÞ giíi h¹n bëi lùc t¸c ®éng lªn bµn ®¹p phanh mµ chØ phô thuéc vµo ¸p suÊt cña m«i chÊt c«ng t¸c lµ khÝ nÐn vµ c¸c kÝch thíc kÕt cÊu cña bé phËn sinh lùc lµ c¸c bÇu phanh.2 Nh÷ng nghiªn cøu ®èi víi hÖ thèng phanh HÖ thèng dÉn ®éng phanh b»ng khÝ nÐn lµ sù nèi ghÐp cña nhiÒu phÇn tö khÝ ®éng vµ cã c¸c chÕ ®é lµm viÖc ®Æc trng.

ViÖc tÝnh to¸n ®éng häc ®èi víi hÖ dÉn ®éng phanh khÝ nÐn nh»m kh¶o s¸t qui luËt biÕn ®æi cña ¸p suÊt khÝ nÐn theo thêi gian t¹i c¸c ®iÓm bÊt kú trong hÖ dÉn ®éng, c¸c nh©n tè g©y ra tæn thÊt lu lîng, lµm chËm qu¸ tr×nh x¸c lËp trÞ sè ¸p suÊt khÝ nÐn ë ®Çu ra cña hÖ thèng (t¹i c¸c van ®iÒu khiÓn, c¸c bÇu phanh. 4 Trong c¸c gi¸o tr×nh ®¹i häc híng dÉn tÝnh to¸n dÉn ®éng phanh khÝ nÐn thêng chØ giíi h¹n ë viÖc tÝnh to¸n c¸c th«ng sè c¬ b¶n nh tÝnh chän m¸y nÐn khÝ, diÖn tÝch lµm viÖc cña c¸c van, c¸c bÇu phanh nh»m ®¶m b¶o kh¶ n¨ng t¹o lùc phanh phï hîp víi t¶i träng tÜnh ®Æt trªn c¸c b¸nh xe cña «t«. C¸c c«ng thøc tÝnh to¸n ë ®©y cho phÐp x¸c ®Þnh ®îc c¸c quan hÖ lùc víi c¸c dÞch chuyÓn cña c¸c van, hµnh tr×nh cña pÝt t«ng trong bÇu phanh khi thùc hiÖn qu¸ tr×nh phanh.