Khảo sát và tính toán hệ thống phanh xe tải Renault V bằng Matlab Simulink

Tài liệu khảo sát kết cấu và ứng dụng Matlab Simulink để tính toán, mô phỏng và kiểm nghiệm chi tiết hệ thống phanh trên xe tải Renault V.

• Tác giả: Xxx
• Người hướng dẫn: Xxx
• Chuyên ngành: Cơ khí động lực
• Đề tài: Khảo sát kết cấu và ứng dụng phần mềm Matlab- Simmulink để tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe tải RENAULT V.
• Loại tài liệu: Đồ án tốt nghiệp
• Năm xuất bản: 2020

Tóm tắt

I. Tổng Quan Về Hệ Thống Phanh Xe Tải Renault

Hệ thống phanh xe tải Renault là một trong những thành phần quan trọng nhất đối với an toàn giao thông. Xe tải Renault sử dụng hệ thống phanh khí nén hiện đại, được thiết kế để đảm bảo hiệu quả phanh cao trong các điều kiện vận hành khác nhau. Phanh xe tải Renault có khả năng dừng xe nhanh chóng, an toàn ngay cả khi xe ở trạng thái đầy tải. Hệ thống này bao gồm nhiều bộ phận chính như bộ lắng lọc và tách ẩm, tổng van phân phối, bầu phanh giữa và bầu phanh sau. Việc hiểu rõ cấu trúc và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh khí nén là nền tảng quan trọng để tính toán và kiểm nghiệm hiệu quả.

1.1. Nguyên Lý Hoạt Động Hệ Thống Phanh Khí Nén

Hệ thống phanh khí nén hoạt động dựa trên nguyên lý áp suất không khí để tạo ra lực phanh. Khi tài xế kéo cần phanh, áp suất không khí được điều chỉnh thông qua tổng van phân phối, sau đó được truyền đến các bầu phanh trên cầu trước và cầu sau. Phanh xe tải Renault sử dụng dẫn động liên hợp, kết hợp giữa hệ thống thủy lực và khí nén để tối ưu hiệu quả phanh.

1.2. Các Bộ Phận Chính Của Phanh Xe Tải Renault

Phanh xe tải Renault bao gồm nhiều bộ phận quan trọng: bộ lắng lọc và tách ẩm giữ sạch hệ thống, tổng van phân phối điều khiển áp suất, van cấp và xả nhanh điều hòa lực phanh, bầu phanh giữa và sau cung cấp lực phanh. Mỗi bộ phận đều có vai trò riêng trong việc đảm bảo hệ thống phanh khí nén hoạt động hiệu quả.

II. Tính Toán Kiểm Nghiệm Hệ Thống Phanh

Tính toán và kiểm nghiệm hệ thống phanh xe tải Renault là quá trình thiết yếu để đảm bảo an toàn. Quá trình này bao gồm xác định mômen phanh yêu cầu, tính toán mômen phanh sinh ra bởi cơ cấu phanh, và kiểm tra hiệu quả phanh trong các điều kiện khác nhau. Tính toán phanh xe tải cần phải xem xét nhiều yếu tố như trọng lượng xe, tốc độ, điều kiện địa hình và tình trạng tải. Các kỹ sư phải xác định phân bố lực phanh giữa cầu trước và cầu sau để đảm bảo xe phanh đều và an toàn. Công thức tính mômen phanh dựa trên các thông số kỹ thuật của xe và điều kiện vận hành.

2.1. Xác Định Mômen Phanh Yêu Cầu

Để xác định mômen phanh yêu cầu cho hệ thống phanh xe tải Renault, cần phải tính toán dựa trên lực phanh cần thiết để dừng xe. Tính toán phanh sử dụng công thức: Mp = m × g × a × r, trong đó m là khối lượng xe, g là gia tốc trọng trường, a là gia tốc phanh mong muốn, r là bán kính bánh xe. Giá trị này phụ thuộc vào điều kiện xe đầy tải hay không tải.

2.2. Kiểm Tra Hiệu Quả Phanh

Kiểm tra hiệu quả phanh là bước quan trọng để đánh giá hiệu suất của phanh xe tải Renault. Quá trình này bao gồm so sánh mômen phanh sinh ra với mômen phanh yêu cầu. Nếu mômen phanh sinh ra lớn hơn yêu cầu, hệ thống phanh được coi là an toàn. Tính toán kiểm nghiệm cũng xem xét công ma sát riêng và đặc tính lực phanh.

III. Ứng Dụng Matlab và Simulink Trong Tính Toán Phanh

Matlab-Simulink là công cụ mạnh mẽ được sử dụng rộng rãi trong tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe tải Renault. Phần mềm này cho phép kỹ sư mô phỏng và tính toán chính xác các thông số phanh trong môi trường ảo. Simulink cung cấp giao diện đồ hoạ trực quan, giúp dễ dàng xây dựng các mô hình toán học phức tạp. Sử dụng Matlab để tính toán mômen phanh, phân tích phân bố lực phanh, và kiểm tra hiệu quả hoạt động của hệ thống. Công cụ này tiết kiệm thời gian, tăng độ chính xác và cho phép thử nghiệm nhiều kịch bản khác nhau mà không cần thực hiện trên thực tế.

3.1. Giới Thiệu Phần Mềm Matlab Simulink

Matlab-Simulink là môi trường tính toán và mô phỏng chuyên nghiệp được phát triển bởi MathWorks. Phần mềm cung cấp ngôn ngữ lập trình mạnh mẽ và thư viện rộng lớn. Simulink là bộ công cụ trong Matlab dùng để tạo mô hình động học. Giao diện đồ hoạ cho phép xây dựng sơ đồ khối biểu diễn hệ thống, từ đó Matlab có thể mô phỏng toàn bộ quá trình tính toán phanh.

3.2. Quy Trình Tính Toán Trên Matlab

Quy trình tính toán kiểm nghiệm trên Matlab bao gồm nhiều bước: thiết lập bài toán, nhập dữ liệu kỹ thuật của phanh xe tải Renault, tạo script hoặc function file để tính toán mômen phanh yêu cầu, xác định mômen phanh sinh ra, tính công ma sát riêng, và kiểm tra hiệu quả phanh. Matlab cho phép sử dụng các hàm toán học phức tạp, vẽ biểu đồ kết quả, và xuất báo cáo chi tiết.

IV. Kết Quả Mô Phỏng Và Ứng Dụng Thực Tiễn

Mô phỏng hệ thống phanh xe tải Renault bằng Matlab-Simulink cung cấp những kết quả chính xác và hữu ích cho việc thiết kế cải tiến phanh. Kết quả mô phỏng cho thấy sự phân bố áp suất trên má phanh, mômen phanh sinh ra ở mỗi bánh xe, và tính hiệu quả của toàn bộ hệ thống. Những kết quả này giúp kỹ sư kiểm tra xem phanh xe tải Renault có đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn hay không. Ứng dụng thực tiễn của tính toán kiểm nghiệm này bao gồm cải thiện thiết kế phanh, tối ưu hóa hiệu suất, giảm thời gian dừng xe, và nâng cao độ an toàn cho người sử dụng. Simulink cũng cho phép mô phỏng các điều kiện đặc biệt như phanh khẩn cấp, phanh trên đoạn đường dốc, hoặc phanh với tải trọng biến động.

4.1. Phân Tích Kết Quả Mô Phỏng

Kết quả mô phỏng Matlab về hệ thống phanh xe tải Renault được thể hiện qua các biểu đồ chi tiết. Tính toán kiểm nghiệm cho thấy giá trị mômen phanh ở cầu trước và cầu sau với các tỷ số khác nhau tùy theo tải trọng. Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin cho phép xác định vùng tiếp xúc tối ưu. Những dữ liệu này đều được Matlab tính toán và hiển thị trực quan.

4.2. Ứng Dụng Thực Tiễn Và Cải Tiến Thiết Kế

Kết quả tính toán phanh từ Matlab-Simulink được áp dụng trực tiếp trong thiết kế và cải tiến phanh xe tải Renault. Dựa vào những phân tích chi tiết, kỹ sư có thể điều chỉnh kích thước bầu phanh, tối ưu hóa hệ thống dẫn động, và cải thiện hiệu quả phanh chung. Tính toán kiểm nghiệm bằng Matlab giúp phát hiện những yếu điểm tiềm ẩn và đề xuất giải pháp cải tiến, từ đó nâng cao an toàn cho xe tải.

Trích đoạn nội dung tài liệu

CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU TỔNG QUAN ĐỀ TÀI 1. Lý do chọn đề tài nghiên cứu Hiện nay trên thế giới và cũng như ở nước ta cùng với sự phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật đã bước lên một tầm cao mới, rất nhiều thành tựu khoa học kỹ thuật, các phát minh sáng chế mang đậm chất hiện đại và có tính ứng dụng cao, là một quốc gia có nền kinh tế đang phát triển, nước ta đã và đang có những bước cải tiến mới để thúc đẩy kinh tế. Việc tiếp nhận, áp dụng các thành tựu khoa học tiên tiến của thế giới được nhà nước chú trọng, quan tâm nhằm cải tạo, đẩy mạnh sự phát triển của các ngành công nghiệp mới,với mục đích đưa nước ta sớm thoát khỏi một quốc gia có nền nông nghiệp kém phát triển thành một nước có nền công nghiệp phát triển, trong các ngành công nghiệp mới đang được nhà nước chú trọng, đầu tư phát triển, thì ngành công nghiệp ô tô ngày càng cao, các yêu cầu ngày càng đa dạng. Trong những năm gần đây nghành ô tô có những bước tiến rõ rệt.

Ô tô ngày nay được sử dụng rộng rãi như một phương tiện đi lại thông dụng. Cho nên các trang thiết bị, các bộ phận trên ô tô ngày càng hoàn thiện và hiện đại hơn nhằm bảo vệ độ tin cậy, an toàn và tiện dụng cho người sử dụng. Hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng đảm bảo sự an toàn cho người lái xe và mọi người xung quanh khi tham gia giao thông. Chất lượng của hệ thống phanh phụ thuộc rất nhiều vào công tác kiểm nghiệm, bảo dưỡng, sửa chữa.

Muốn làm tốt việc đó thì người kỹ sư ô tô cần phải nắm vững kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh. Điều đó đòi hỏi người kỹ thuật viên, kỹ sư có trình độ hiểu biết, học hỏi sáng tạo để bắt kịp với khoa học trên thế giới, nắm bắt được sự thay đổi về các đặc tính kỹ thuật của từng loại xe, dòng xe, đời xe,. để có thể chuẩn đoán được những hư hỏng và đưa ra phương án sửa chữa tối ưu. Do đó người kỹ thuật viên cần phải được đào tạo trước đó với một chương trình đào tạo tiên tiến, hiện đại, cung cấp đủ kiến thức lý thuyết cũng như thực hành.

Vì vậy nhiệm vụ quan tọng của các trường kỹ thuật là phải đào tạo sinh viên có trình độ và tay nghề cao để đáp ứng nhu cầu công nghiệp ô tô hiện nay. Trên thực tế trong các trường đại học – cao đẳng kỹ thuật nước ta hiện nay thiết bị giảng dạy cho sinh viên thực hành vẫn còn thiếu rất nhiều, các thiết bị hiện đại vẫn chưa được áp dụng trong việc giảng dạy đặc biệt là cho sinh viên.Các kiến thức mới có 2 tính khoa học kỹ thuật còn chưa cao để đưa vào giảng dạy, các bài tập hướng dẫn thực hành, thực tập còn thiếu thốn. Bởi những lý do đó mà người kỹ thuật viên, kỹ sư ô tô tương lai gặp rất nhiều khó khăn trong quá trình nâng cao tay nghề, trình độ hiểu biết, tiếp xúc với những kiến thức, thiết bị tiên tiến, hiện đại trong thực tế còn hạn chế. Ý nghĩa của đề tài − Là một cơ hội lớn để sinh viên củng cố lại các kiến thức đã học được trong suốt thời gian học ở trường, giúp sinh viên hiểu biết thêm nhiều về kiến thức thực tế mà nhà trường không thể truyền tải được.

− Tạo cho sinh viên khả năng làm việc độc lập, các kỹ năng và phương pháp giải quyết các vấn đề. Bản thân sinh viên cũng không ngừng cố gắng và luôn phấn đấu để đạt được mục tiêu mà mình muốn. − Cung cấp các kiến thức cơ bản về hệ thống phanh trên ô tô nói chung và hệ thống phanh trên xe Renault V.I nói riêng nhằm xây dựng kiến thức cơ bản và chuyên sâu cho người học. − Có các phương pháp kiểm tra đối với hệ thống phanh trên xe Renault V.

Không những cung cấp kiến thức thực tế cho người học mà còn cho các tài xế xe có thêm hiểu biết về xe của mình để có thể kiểm, bảo dưỡng kịp thời. − Tạo tiền đề nguồn tài liệu tham khảo cho sinh viên các khóa sau có thêm tài liệu nghiên cứu tham khảo. Tình hình nghiên cứu trong nước và ngoài nước 1. Tình hình nghiên cứu trong nước Ở Việt Nam việc nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô còn ít, chưa có công trinh lớn hay đề tài nổi bật về lĩnh vực này.

Tuy nhiên cũng có một số tác giả quan tâm và thực hiện nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô. Trong đó tiêu biểu là các đề tài : [1]. Nguyễn Hoàng Việt- Kết cấu và tính toán ô tô-Đại Học Bách Khoa- Đại Học Đà Nẵng, 1998. Lê Văn Thái – Nghiên thiết kế chế tạo thử nghiệm hệ thống abs cho hệ thống phanh khí nén dùng trên ô tô lắp ráp tại việt nam KC03.05/11-15-Đại học lâm nghiệp 3 [3].

TS Đào Mạnh Hùng, KS Nguyễn Đức Chung -Xây dựng thuật toán điều khiển hệ thống chống bó cứng bánh xe trên cơ sở lý thuyết điều khiển trượt [4]. Đề tài “Nghiên cứu động lực học phanh và ổn định phanh trên xe nhiều cầu “ của kỹ sư Hoàng Ngọc Chính [5]. Nghiên cưú vấn đề tăng hiệu quả phanh thông qua kết cấu và điều khiển - Luận văn thạc sĩ ngành Cơ khí chuyên ngành Ô tô / Nguyễn Việt Cường Nhìn chung, các tác giả mới chỉ dừng lại ở việc tìm hiểu, nghiên cứu về kết cấu và nguyên lý hoạt động của hệ thống tín hiệu, chưa có đề tài nào nghiên cứu sâu về tổng thể hệ thống tín hiệu trên một ô tô cụ thể. Tình hình nghiên cứu ngoài nước Với sự phát triển mạnh mẽ về khoa học và công nghệ, ngành công nghiệp ô tô trên thế giới theo đó mà phát triển không ngừng.

Đã có nhiều nghiên cứu chuyên sâu và phát minh mới được ứng dụng trên các dòng ô tô hiện nay. Trong đó hệ thống phanh cũng được nghiên cứu và hoàn thiện để đảm bảo được các yêu cầu, nâng cao tính năng sử dụng, góp phần vào sự thuận lợi và an toàn trong việc sử dụng ô tô, trong đó nổi bật là các nghiên cứu: [1]. Vytenis Surblys,Edgar Sokolovskij - Research of the Vehicle Brake Testing Efficiency – 2016 [2]. Alyazeed Albatlan - Automotive brake pipes characteristics and their effects on brake performance - Ain Shams Engineering Journal, 3 (2012), pp.

Garcia-Pozuelo Ramos, D 2010 - New procedure to estimate the brake warping in a roller teste, International Journal of Automotive Technology 1: 691-699. Segal - Diagnostic method for vehicle brakes, in NDT&E International 32 Israel: Israel Institute of Technology (1999), pp. ISO 21069 Road vehicles – Test of braking systems on vehicles with a maximum authorized total mass of over 3,5 t using a roller brake tester. Dongsheng - The theoretical analysis of test result's errors for the roller type automobile brake tester - International Federation for Information Processing, Nanchang, China (2011), pp.

Nagurnas - Automobilių santykinių stabdymo jėgų nustatymo metodikos ypatumai - Transporto inžinerija. Vilnius: Technika (2001), pp. Uniform provisions concerning the approval of vehicles of categories M, N and O with regard to braking. Geneva, 1995 4 Nhìn chung, các tác giả trên thế giới đã thể thiện được sự nghiên cứu chuyên sâu về hệ thống phanh, tập chung vào việc cải tiến và ứng dụng công nghệ thông tin, nhiều nghiên cứu trong đõ đã được ứng dụng và kiểm nghiệm trong thực tế trên các hãng xe.

Đối tượng, phạm vi và phương pháp nghiên cứu 1. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu − Đối tượng nghiên cứu: Hệ thống phanh − Phạm vi nghiên cứu: Nghiên cứu trên xe tải Renault V. Phương pháp nghiên cứu Trong quá trình nghiên cứu thực hiện đề tài, em sử dụng phương pháp nghiên cứu lý thuyết: Ứng dụng matlab-simmulink tính toán kiểm nghiệm để đánh giá tình trạng của xe. Từ đó, tổng hợp các nguồn dữ liệu thu thập được để thiết lập quy trình kiểm tra, sửa chữa hệ thống phanh trên xe tải Renault V.I 5 CHƯƠNG 2 : KHẢO SÁT KẾT CẤU PHANH XE TẢI RENAULT V.1 Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô Để đảm bảo được nhiệm vụ của một hệ thống phanh, bất kỳ một hệ thống phanh nào cũng có hai thành phần kết cấu chính sau.

- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản. - Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh. Cơ cấu phanh Cơ cấu phanh là một bộ phận trực tiếp tạo ra lực phanh cũng chính là lực cản, trong quá trình phanh khi ô tô chuyển động, động năng của ô tô sẽ được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường. Cơ cấu phanh trên ô tô chủ yếu làm việc theo nguyên lý ma sát.

Do vậy kết cấu của nó gồm có hai phần chính: cơ cấu ép và phần tử ma sát. Bên cạnh đó còn có thêm các phần tử phụ như cơ cấu điều khiển khe hở giữa má phanh và trống phanh của loại phanh trống - guốc, bộ phận xả khí của phanh dẫn động thủy lực. Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - Guốc, Đĩa hay Dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt.

Kết cấu cơ cấu phanh trên ô tô có đặc trưng tùy thuộc bởi vị trí đặt nó ở bánh xe hoặc ở truyền lực, bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến phanh. Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại trống - guốc và gần đây sử dụng nhiều loại đĩa ở các bánh xe trước. Phanh tang trống a. Cấu tạo: Cơ cấu phanh trống gồm có trống phanh quay cùng với các bánh xe, các guốc phanh lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má phanh, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa, đầu còn lại tỳ vào piston của xilanh công tác nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép nếu là dẫn động khí nén.

Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh. Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực trên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động làm quay cam đẩy các guốc phanh ép vào tang trống. Khe hở giữa các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên 6 trong quá trình sử dụng. Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong đó có các phương pháp điều chỉnh tự động.

Phanh trống có nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào sự kết hợp của hai guốc phanh và mục đích sử dụng. Cơ cấu phanh đối xứng qua trục: Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu.