Xây dựng mô hình tính toán dẫn động phanh khí nén

18- Van an toàn Đối với hệ thống phanh trên ô tô kéo đoàn xe bố trí bình khí nén phanh rơ mooc trên cầu của rơ mooc và có van điều khiển đã giải quyết được vấn đề của hệ thống phanh trê

ĐẶC ĐIỂM CỦA PHANH KHÍ NÉN TRÊN Ô TÔ

Nhi ệm vụ, yêu cầu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh là hệ thống an toàn trên ô tô, có vai trò quan trọng trong quá trình vận hành và lưu thông trên đường, đảm bảo an toàn cho chuyển động của ô tô Nó được bố trí nhằm giảm tốc độ và dừng xe khi cần thiết, hoặc giảm đến một vận tốc nhất định tùy theo yêu cầu của người lái, đồng thời giữ cho xe ở trạng thái đứng yên khi đỗ và tăng khả năng ổn định Nhờ hệ thống phanh, người lái có thể nâng cao vận tốc trung bình của ô tô Để đáp ứng các nhiệm vụ đặt ra của hệ thống phanh, thì yêu cầu hệ thống phanh trên xe phải đảm bảo phanh nhanh chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào, phanh có hiệu quả ở tất cả các bánh xe, phân bố mô men phanh tới các bánh xe phù hợp với trọng lượng bám ở mọi chế độ (tải trọng, tốc độ, …) Bên cạnh đó thì hệ thống phanh cũng phải đảm bảo phanh chân và phanh tay làm việc độc lập và không ảnh hưởng đến nhau, phanh tay có thể thay thế phanh chân khi có sự cố đảm bảo chức năng dự phòng Ngoài các yêu cầu trên hệ thông phanh còn phải có các yêu cầu như chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ bền cao Đối với hệ thống phanh trên ô tô kéo đoàn xe ngoài những yêu cầu trên cần đáp ứng một số yêu cầu như: rơ moóc tự phanh khi gặp sự cố làm đứt đường ống dẫn khí, phải đảm bảo đúng thứ tự phanh (rơ mooc phải phanh trước hoặc đồng thời với xe kéo).

Đặc điểm của hệ thống phanh khí nén

Ở xe du lịch và xe chở người cỡ nhỏ, hệ thống phanh chủ yếu là phanh thủy lực Ngược lại, các xe du lịch chở khách từ 24 chỗ ngồi trở lên, ô tô vận tải có tải trọng trung bình và lớn, và ô tô kéo đoàn xe thường được trang bị hệ thống phanh dẫn động khí nén hoặc các cấu hình phanh kết hợp điện - thủy - khí, nhằm đáp ứng yêu cầu phanh ở tải trọng lớn và đảm bảo độ tin cậy khi vận hành.

11 thông thường đơn giản không đủ đáp ứng được yêu cầu về lực phanh trên các xe tải trọng lớn

Trong hệ thống phanh thủy lực, môi chất công tác truyền trực tiếp lực từ bàn đạp lên các xi lanh ở bánh xe; do chất lỏng có khả năng nén rất nhỏ nên thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh thủy lực ngắn hơn so với hệ thống phanh khí nén Tuy nhiên, lực phanh sinh ra bị giới hạn bởi lực đạp lên bàn đạp (khoảng 700 N), nên trị số lực phanh tại xi lanh công tác cũng bị giới hạn Trong hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén, lực của người điều khiển chỉ đóng/mở van phanh chính để cấp khí nén tới các bầu phanh ở bánh xe; vì vậy lực phanh ở bánh xe phụ thuộc vào áp suất của môi chất công tác là khí nén và kích thước kết cấu của bộ phận sinh lực là các bầu phanh, đây là ưu điểm của phanh khí nén vì lực phanh không bị giới hạn bởi lực tác động lên bàn đạp Nhược điểm của phanh khí nén là thời gian chậm tác dụng lớn hơn so với phanh thủy lực do môi chất khí có độ nén lớn và không thường trực trong hệ thống phanh.

Phanh khí nén là hệ thống phổ biến trên xe tải và xe ô tô kéo đoàn xe, tạo lực phanh lớn tại các bánh xe Tuy nhiên, đặc điểm cấu tạo của xe tải có chiều dài lớn khiến môi chất công tác (khí nén) phải di chuyển quãng đường dài nên thời gian tác dụng phanh thường chậm, làm giảm hiệu quả phanh Đối với ô tô kéo đoàn, rơ moóc là thành phần có tải trọng lớn nhất và khi phanh, cơ cấu phanh trên rơ moóc cần tác dụng trước hoặc đồng thời với cơ cấu phanh trên xe kéo để giảm lực quán tính và tránh mất ổn định cho đầu kéo Vì vậy, nghiên cứu dẫn động phanh nên tập trung vào dẫn động phanh khí nén trên xe tải, đặc biệt là hệ thống phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe Ô tô kéo đoàn có kích thước tổng thể khá dài (khoảng 6,5 m cho xe kéo và 12 m cho rơ moóc), vì thế hệ thống ống dẫn khí và các bình khí trên xe kéo đoàn xe thường có độ dài và độ phức tạp lớn, ảnh hưởng tới thời gian và độ tin cậy của phanh.

12 được bố trí ở vị trí gần các bầu phanh trên rơ-moóc; các bình khí nén được đặt tại cầu gần nhất với cơ cấu phanh nhằm giảm thiểu thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh khí nén và đảm bảo đúng thứ tự phanh.

Qua quá trình phát triển, cấu trúc hệ thống phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe ngày càng phức tạp và khắc phục được các nhược điểm của các hệ thống phanh trước đó, đồng thời đáp ứng các yêu cầu ngày càng khắt khe về an toàn và hiệu suất phanh Ban đầu, hệ thống phanh trên rơ-moóc là phanh khí nén một dòng và bình khí được đặt trên xe kéo Hình 1.1 trình bày sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe không có bình khí đặt tại rơ-moóc, phanh rơ-moóc là phanh khí nén một dòng.

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe không có bình khí đặt tại rơ mooc 1- Bầu phanh trước 2-Van phanh tay 3- Máy nén khí 4- Bộ điều chỉnh áp suất 5-

Bộ chống đông, tách ẩm 6- Van chia 7- Các bình khí nén 8- Van bảo vệ 3 ngả 9- Van bảo vệ 4 ngả 10- Bầu phanh sau 11- Van gia tốc phanh 12- Đầu nối 13- Van tổng phanh.14- Đồng hồ đo áp suất 15- Van gia tốc phanh 16- Bầu phanh rơ mooc 17- Van an toàn Đối với hệ thống phanh trên ô tô kéo đoàn xe không sử dụng van điều khiển phanh rơ mooc và bình khí phanh rơ mooc đặt trên xe kéo, tuy cấu tạo đơn giản nhưng dòng phanh rơ mooc đi chung với dòng phanh cầu sau của xe kéo, do đường

13 ống dài và bình khí đặt trên xe kéo dẫn đến thời gian tác dụng phanh bị chậm khi phanh gấp, làm mất thứ tự phanh và gây bất ổn cho hệ thống phanh Để khắc phục nhược điểm này, người ta áp dụng phương pháp đặt bình khí tại cầu của rơ moóc gần vị trí bầu phanh nhất nhằm giảm thời gian truyền tín hiệu và tăng tính đồng bộ cho hệ thống phanh Hình 1.2 trình bày sơ đồ cải tiến hệ thống phanh rơ moóc.

Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe với bình khí phanh rơ mooc đặt trên cầu rơ mooc

1- Bầu phanh trước 2-Van phanh tay 3- Máy nén khí 4- Bộ điều chỉnh áp suất 5-

Trong hệ thống phanh của ô tô kéo đoàn xe và rơ moóc, các thành phần chủ chốt bao gồm van chia, các bình khí nén, van bảo vệ 3 ngã và 4 ngã, bầu phanh sau, van gia tốc phanh, đầu nối, van tổng phanh, đồng hồ đo áp suất, bầu phanh rơ mooc, van phanh rơ mooc và van an toàn Việc bố trí bình khí nén phanh rơ mooc trên cầu của rơ mooc kèm van điều khiển đã giải quyết nhược điểm của hệ thống phanh trên xe kéo khi không dùng van điều khiển phanh rơ mooc và bình khí phanh rơ mooc đặt trên xe kéo, nhờ đó khí nén di chuyển tới các bầu phanh ngắn hơn, khắc phục hiện tượng rơ mooc phanh sau và đảm bảo an toàn, ổn định khi phanh Tuy nhiên trên hình 1.2, hệ thống phanh rơ mooc lại là kiểu phanh khí nén một dòng.

Ngày nay trên rơ mooc người ta bố trí hệ thống phanh khí nén hai dòng nhằm tăng hệ số an toàn cho toàn bộ hệ thống phanh và nâng cao độ tin cậy khi vận hành Hình 1.3 trình bày sơ đồ bố trí hệ thống phanh khí nén hai dòng trên rơ mooc, giúp hình dung cấu hình và nguyên lý hoạt động của hệ thống này.

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe với hệ thống phanh khí nén hai dòng trên rơ mooc

1- Bầu phanh trước 2-Van phanh tay 3- Máy nén khí 4- Bộ điều chỉnh áp suất 5-

Hệ thống phanh ô tô và rơ moóc gồm nhiều thành phần quan trọng nhằm đảm bảo an toàn và hiệu suất vận hành, từ bộ chống đông và tách ẩm để duy trì điều kiện làm việc ổn định, van chia phân phối áp suất cho các nhánh, đến các bình khí nén cung cấp nguồn khí và bầu phanh sau chịu áp lực truyền lực lên hệ thống; van gia tốc phanh điều chỉnh độ nhạy và đầu nối kết nối các bộ phận với van tổng phanh để điều phối áp suất tổng, đồng hồ đo áp suất giúp giám sát áp lực trong hệ thống, trong khi van bảo vệ 3 ngả và van bảo vệ 4 ngả bổ sung cơ chế an toàn; ở phần rơ moóc có bầu phanh rơ moóc và van phanh rơ moóc hỗ trợ phanh cho toa kéo, và van an toàn đảm bảo xả áp khi vượt ngưỡng, tạo nên một chuỗi chức năng đồng bộ cho toàn bộ hệ thống phanh.

Hệ thống phanh khí nén hai dòng trên rơ moóc đã khắc phục nhược điểm của các hệ thống phanh khí nén cũ, đảm bảo thứ tự phanh giữa rơ moóc và xe kéo đồng thời duy trì khả năng phanh khi một dòng gặp sự cố Để xây dựng mô hình tính toán dẫn động phanh khí nén, người ta dựa trên các định luật và phương trình vật lý cùng với kết quả thí nghiệm thực nghiệm về chất khí Môi chất công tác trong dẫn động phanh khí nén là không khí nén, có một số tính chất giống chất lỏng nhưng cũng có nhiều điểm khác biệt, vì vậy cần có các công thức riêng để tính toán các tham số trạng thái của chất khí, khác với chất lỏng ở tính nén và sự thay đổi thể tích theo áp suất.

Không khí có khả năng chịu nén, vì vậy khi chịu tác động của áp suất, thể tích không khí thay đổi và sự lan truyền áp suất trong dẫn động khí nén diễn ra không tức thời như trong hệ thống dẫn động phanh thủy lực Do đó, trong các tính toán động học của dòng khí nén cần dùng các thông số đặc trưng cho tính chịu nén của không khí Khối lượng riêng của không khí thay đổi rất lớn khi áp suất hoặc nhiệt độ của khối khí biến đổi Các nhà vật lý đã đưa ra các định luật và công thức liên quan đến khí lý tưởng Đặc trưng cho trạng thái của môi chất khí là các thông số áp suất p và nhiệt độ T.

Trong dẫn động khí nén, để khảo sát sự biến đổi áp suất khí tại các điểm khác nhau, cần xây dựng các biểu thức tính toán liên hệ giữa các thông số trạng thái p, V, T, m với các đặc tính kết cấu của hệ thống như chiều dài, đường kính ống dẫn, thể tích bình chứa khí, các van và cách bố trí, nối ghép giữa chúng Các công thức này cho phép mô phỏng mối tương tác giữa trạng thái khí và cấu hình vật lý của dẫn động, từ đó dự đoán áp suất tại mỗi điểm và tối ưu hóa hiệu suất hoạt động của hệ thống Việc liên kết giữa p, V, T, m với các thông số kết cấu giúp thiết kế và vận hành dẫn động khí nén được kiểm soát chặt chẽ, đảm bảo an toàn và hiệu quả.

Trong lĩnh vực nghiên cứu cơ bản về nhiệt động học, các định luật thực nghiệm về chất khí cho phép khảo sát và tính toán các thông số trạng thái khí (P, V, T) của các quá trình khác nhau Ví dụ, quá trình đẳng nhiệt được mô tả bởi định luật Boyle–Mariotte (P × V = const khi T cố định); quá trình đẳng áp được liên hệ với sự biến đổi của thể tích theo nhiệt độ khi áp suất giữ cố định (định luật Charles); bên cạnh đó, mô hình khí lý tưởng PV = nRT liên kết P, V và T để ước lượng trạng thái khí và phân tích hệ thống thực nghiệm Những quan hệ này đóng vai trò cơ bản để khảo sát, tính toán và tối ưu hóa quá trình nhiệt động học trong nghiên cứu và ứng dụng kỹ thuật.

Gay Lussac), quá trình đẳng tích (định luật Charles) Đối với khối lượng m khí theo định luật hợp nhất của chất khí ta luôn có đẳng thức: const

Nhà vật lý Clapeyron đã xây dựng phương trình liên hệ các trạng thái p, V,

Đặt vấn đề nghiên cứu và mục tiêu của luận văn

Phanh khí nén có ưu điểm là tạo ra lực phanh lớn tại các bánh xe, rất phù hợp với xe tải và các loại xe kéo đoàn xe Khi bàn đạp phanh được tác động nhẹ, người lái chỉ cần mở van để khí nén được đưa tới các bầu phanh và đưa xe vào trạng thái phanh; khi nhả phanh, van đóng và ngừng cấp khí nén Tuy nhiên, hệ thống phanh khí nén cũng có nhược điểm như thời gian tác dụng chậm do đặc tính của khí nén và sự tổn thất áp suất trong quá trình làm việc, cấu tạo ống dẫn kềnh càng và phức tạp, đồng thời đòi hỏi độ kín khít cao để đảm bảo hiệu quả vận hành.

Đề tài "Xây dựng mô hình tính toán dẫn động phanh khí nén" nhằm giải quyết các hạn chế còn tồn tại của hệ thống phanh khí nén, tập trung vào hệ thống phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe Việc xây dựng mô hình nghiên cứu quá trình động học dẫn động phanh khí nén trên ô tô mang ý nghĩa khoa học, thực tiễn và cấp bách, đặc biệt đối với hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe – loại xe vận tải lớn được sử dụng rộng rãi trong nước và trên thế giới.

Các nội dung chính của luận văn gồm có:

- Chọn phương pháp tính toán để ứng dụng vào tính toán dẫn động phanh khí nén

Bài viết trình bày phương pháp thiết kế hệ phương trình vi phân mô tả động lực học của hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290, đặc biệt nhấn mạnh qua từng chế độ làm việc Mục tiêu là xây dựng mô hình động lực học từ các biến trạng thái như áp suất khí nén, lực phanh, vận tốc và gia tốc, đồng thời xác định các tham số mô phỏng ảnh hưởng đến phản ứng của hệ thống Hệ phương trình vi phân được thiết lập dựa trên các giả thiết động lực học và các yếu tố cấu thành hệ thống phanh khí nén, bao gồm ống dẫn, xilanh và máy nén, nhằm mô tả mối quan hệ giữa lưu lượng khí, áp suất và lực phanh ở từng chế độ làm việc Bài viết phân tích cách thay đổi chế độ vận hành ảnh hưởng đến ma trận hệ động lực, thời gian đáp ứng và độ bền của hệ thống, từ đó đề xuất cách tối ưu hóa điều khiển và đảm bảo an toàn khi kéo đoàn xe MAZ 642290 Đồng thời, công cụ mô phỏng dựa trên hệ phương trình này cho phép đánh giá hiệu suất phanh, sự hợp tác giữa hệ thống phanh khí nén với các hệ thống treo và truyền động, và hỗ trợ quyết định thiết kế trong các điều kiện tải trọng khác nhau.

Việc sử dụng công cụ Simulink để mô phỏng trên máy tính quá trình động lực học của dẫn động phanh khí nén trên xe MAZ 642290 nhằm đánh giá độ tin cậy và sự đúng đắn của mô hình đã thiết lập Quá trình mô phỏng giúp hiệu chỉnh các tham số điều khiển phanh, kiểm tra hiệu suất hoạt động của hệ thống phanh khí nén trong nhiều điều kiện làm việc và cung cấp dữ liệu xác thực để tối ưu hóa mô hình, từ đó tăng độ tin cậy và khả năng ứng dụng của hệ thống.

Ngoài phần mở đầu và kết luận, các nội dung luận văn được trình bày trong bốn chương:

Chương 1 Đặc điểm của hệ thống phanh khí nén trên ô tô

Chương này cung cấp cái nhìn tổng quan về nhiệm vụ và yêu cầu của hệ thống phanh ô tô và giới thiệu các loại dẫn động điều khiển phanh đang được sử dụng phổ biến trên xe vận tải và xe du lịch, từ đó làm nổi bật ưu thế của dẫn động phanh khí nén Dẫn động phanh khí nén được phân tích trên nền tảng các định luật và công thức thực nghiệm về chất khí, cho phép khảo sát và tính toán các tham số trạng thái của chất khí phục vụ cho mô phỏng và tối ưu hóa thiết kế Bài viết cũng tập trung vào các phương pháp mô phỏng và tính toán dẫn động điều khiển phanh khí nén nhằm nâng cao hiệu suất hoạt động và an toàn của hệ thống phanh trên nhiều loại xe.

Chương 2 Phương pháp tính toán động lực học của dẫn động phanh khí nén

Chương này trình bày phương pháp mô phỏng tập trung trong tính toán đối với dẫn động khí nén, nhằm thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả động lực học của dẫn động phanh và mô tả các chế độ làm việc của các phần tử trong hệ thống phanh khí nén Việc áp dụng mô phỏng tập trung cho dẫn động khí nén cho phép phân tích chi tiết sự tương tác giữa áp suất, lưu lượng và lực tác động lên từng thành phần, từ đó đánh giá đáp ứng động của hệ thống phanh khí nén dưới các điều kiện vận hành khác nhau và tối ưu hóa hiệu suất của hệ thống phanh.

Chương 3 Xây dựng mô hình tính toán dẫn động phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe

Dựa trên các công thức và phương trình vi phân được thiết lập ở Chương 2, bài viết trình bày việc xây dựng một chương trình tính toán dẫn động phanh khí nén cho xe ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290 Chương trình này mô phỏng quá trình truyền động phanh dựa trên mô hình động lực học và các tham số áp suất, lưu lượng khí nén, đường kính xilanh và thời gian đáp ứng, từ đó cho phép đánh giá và tối ưu hóa hiệu suất phanh khi kéo đoàn xe Kết quả tính toán cung cấp các chỉ tiêu như lực phanh, độ trễ đáp ứng và sự biến thiên áp suất khí nén, phục vụ cho việc kiểm tra tính ổn định và an toàn của hệ thống phanh khí nén trên xe MAZ 642290.

Chương 4 Mô phỏng dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén trên máy tính

Bài viết trình bày việc sử dụng các phương trình và hệ phương trình vi phân để mô tả quá trình làm việc của hệ thống phanh khí nén đã được thiết lập ở Chương 3, đồng thời tích hợp thông số kỹ thuật của hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn MAZ 642290 và thực hiện tính toán mô phỏng bằng Simulink trong Matlab để phân tích chi tiết quá trình vận hành Nội dung còn chỉ ra các vấn đề liên quan đến tính toán và khảo sát hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn, thực hiện so sánh giữa mô phỏng và thực tế sử dụng và từ đó đưa ra những kiến nghị hữu ích cho người sử dụng nhằm nâng cao hiệu suất, độ tin cậy và an toàn khi ứng dụng hệ thống phanh khí nén trong thực tế.

PHƯƠNG PHÁP TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN

CỦA DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN

Trong quá trình làm việc của hệ thống dẫn động phanh khí nén, các thông số trạng thái của không khí luôn biến đổi Để nghiên cứu lưu lượng và áp suất của dòng khí qua từng phần tử của hệ thống, cần xây dựng các hệ phương trình vi phân nhằm mô phỏng đầy đủ quá trình làm việc Nhờ đó, các kết quả thu được cho phép xác định rõ ràng các thông số trạng thái của không khí trong hệ thống dẫn động phanh khí nén.

2.1 Phương pháp mô phỏng tập trung

Trong thực tế, bản chất vật lý của các hiện tượng xảy ra trong hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô rất phức tạp nên việc mô phỏng chính xác, đặc biệt là quá trình quá độ, là không thể thực hiện được Vì vậy, người ta thường sử dụng các phương pháp mô phỏng gần đúng để giải quyết vấn đề này Để nghiên cứu động học của hệ thống này, có nhiều phương pháp được áp dụng, trong đó một trong những phương pháp được sử dụng rộng rãi nhất là phương pháp mô phỏng tập trung Bản chất của phương pháp này là tính toán động học khí nén qua các phần tử của hệ thống dẫn động phanh khí nén, bao gồm máy nén khí, các bình chứa khí, đường ống dẫn khí và van phân chia, van hạn chế áp suất, van phanh chính, và bầu phanh ở các bánh xe, được thực hiện theo các nguyên tắc nhất định.

Thể tích khí chứa trong phần tử được xem là tập trung tại một dung tích cụ thể; dung tích này có thể cố định hoặc biến đổi trong quá trình hệ thống làm việc và trong quá trình tính toán.

Trong dòng chuyển động của các phần tử khí, sức cản được ký hiệu tập trung qua một tiết lưu, tiết lưu này có thể có tiết diện không đổi hoặc thay đổi theo điều kiện vận hành Sức cản khí động qua mỗi phần tử được biểu diễn bằng hệ số cản khí động ξ, cho phép đánh giá mức độ giảm tốc và ảnh hưởng của tiết lưu lên vận tốc khí Việc xác định ξ cho từng phần tử là cơ sở để phân tích dòng chảy, tối ưu hóa thiết kế tiết lưu và nâng cao hiệu suất của hệ thống khí động học.

Ở mỗi phần tử có cản khí động phức tạp—ví dụ như cản của ống và van, hoặc cản của các đoạn ống có đường cong khác nhau—hệ số cản khí động được tính theo nguyên lý cộng (xếp chồng) các tổn thất nhằm tổng hợp ảnh hưởng của mọi yếu tố gây cản trên luồng.

Trong quá trình tính toán, tiết diện dùng để tính toán là tiết diện ống dẫn f0 Hệ số cản ξi của phần tử i trong sơ đồ được tra cứu từ các bảng tra cứu khí động học, nhằm xác định cản lực cho từng phần và tổng hợp cản của toàn sơ đồ.

Mối ghép giữa các phần tử được gọi là điểm nút, nơi các dòng lưu lượng khí liên kết và trao đổi với nhau trong mạng lưới Tại thời điểm xét, tổng lưu lượng khí đi vào và ra khỏi điểm nút, có xét đến dấu, bằng 0, cho thấy sự cân bằng dòng chảy tại điểm nút Đây là khái niệm cốt lõi trong phân tích và thiết kế hệ thống phân phối khí hoặc mạng lưới, giúp tối ưu hiệu suất và đảm bảo hoạt động ổn định.

Hình 2.1 Lưu lượng đi qua điểm nút

Từ hình 2.1 ta có phương trình lưu lượng khí tức thời đi qua điểm A như sau: m 1 - m 2 - m 3 - m 4 + m 5 = 0 (2.3)

Hình 2.5 biểu diễn cách phân chia các điểm nút Y1 và Y2 nhằm khảo sát tính toán cho một mạch nối ghép gồm các phần tử: máy nén khí, van điều chỉnh áp suất và các thể tích liên quan Việc xác định và đặt hai nút tại Y1 và Y2 cho phép xây dựng mô hình động lực của hệ thống, phân tích sự truyền áp suất, lưu lượng và đáp ứng khí theo thời gian, cũng như ước lượng mối quan hệ giữa tham số của từng phần tử và ảnh hưởng của chúng lên toàn mạch Từ đó có thể tối ưu vận hành mạch bằng cách điều chỉnh thông số của van và máy nén, cũng như thiết kế các thể tích chứa phù hợp.

V1) và bình ngưng (có thể tích V 2 )

Mỏy nộn khớ (àf)1 (àf)2

Hình 2.2 Điểm nút khảo sát một mạch nối ghép

Phương pháp chung để tính toán các tham số trạng thái của hệ thống là thực hiện tính toán tuần tự qua từng nút, bắt đầu từ điểm đầu vào và lần lượt đi qua các nút kế tiếp Kết quả áp suất tại nút trước được sử dụng làm áp suất đầu vào cho nút sau, nhờ vậy quá trình tính toán các tham số trạng thái được thực hiện liên tục theo chuỗi nút và cho phép xác định chính xác đặc tính của toàn bộ hệ thống.

Phương pháp Mô phỏng tập trung có ưu điểm nổi bật là tương đối đơn giản và dễ thực hiện, giúp giảm thiểu độ phức tạp của quá trình mô phỏng Dù đòi hỏi khối lượng tính toán lớn, phương pháp này vẫn cho phép nghiên cứu các hệ thống phức tạp bằng các giả thiết gần với thực tế và đạt được độ chính xác cao.

2.2 Thiết lập hệ phương trình vi phân mô tả động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén

2.2.1 Các gi ả thiết khi xây dựng mô hình Để cho việc xây dựng mô hình mô tả toán học sự làm việc của hệ thống dẫn động phanh khí nén không quá phức tạp và việc tính toán đơn giản hơn mà vẫn đảm bảo được tính chính xác cần thiết, tác giả sử dụng một số giả thiết sau:

- Nhiệt độ trong toàn hệ thống dẫn động phanh khí nén và trong suốt quá trình khảo sát đều bằng nhau và không đổi

Trong quá trình tính toán các phần tử có thể tích thay đổi (bầu phanh), có thể bỏ qua một số yếu tố nhỏ như hệ số ma sát giữa màng bầu phanh với thành bầu phanh, ma sát nhớt và khối lượng của màng bầu phanh để đơn giản hóa mô hình Việc bỏ qua các yếu tố này được áp dụng khi chúng có ảnh hưởng nhỏ so với các yếu tố chủ đạo khác và vẫn đảm bảo độ chính xác cần thiết cho phân tích thiết kế hệ thống phanh.

- Việc đóng mở các van điều khiển được coi là tức thời

2.2 2 Phương trình vi phân mô tả động lực học dòng khí qua mỗi phần tử của d ẫn động phanh khí nén

Trong hệ thống phanh khí nén có nhiều thành phần như máy nén khí, đường ống, bình khí và các loại van, mỗi phần tử có cấu tạo và chế độ làm việc đặc trưng riêng Để khảo sát động học chung của dẫn động phanh khí nén, cần xây dựng các phương trình mô tả hoạt động của từng phần tử và liên kết chúng thành một mô hình động lực học toàn hệ thống Trong đó, phương trình lưu lượng của máy nén khí đóng vai trò then chốt, mô tả lưu lượng khí đầu ra, ảnh hưởng của áp suất, nhiệt độ và hiệu suất nén đến quá trình cấp khí và đáp ứng của hệ thống phanh.

Máy nén khí là nguồn cung cấp khí cho toàn bộ hệ thống phanh khí, đảm bảo hoạt động liên tục và an toàn Đây là một bơm pit-tông được dẫn động bằng đai truyền từ pulley trên trục khuỷu động cơ, cho phép truyền động từ động cơ sang máy nén một cách hiệu quả và ổn định Lưu lượng khí của máy nén phụ thuộc vào các thông số vận tốc làm việc và đối áp tại đầu ra, nên việc tối ưu hóa vận tốc làm việc và kiểm soát đối áp là yếu tố quyết định đến hiệu suất của hệ thống phanh khí.

24 nén Các đặc tính lưu lượng của máy nén khí thường được xác định bằng thực nghiệm của nhà máy chế tạo

Phương trình lưu lượng máy nén khí như sau:

Qn = Vk.n.(a - b.pra) (2.5) Trong đó:

Qn - lưu lượng máy nén khí ở số vòng quay n ứng với áp P ra bất kỳ;

Q 0n - lưu lượng máy nén khí ở số vòng quay n ứng với áp Pra =0;

Vk - Thể tích công tác máy nén khí, m 3 ;

Trong hệ thống máy nén khí, i là số xy lanh, d là đường kính xy lanh, s là hành trình của pít tông, n là số vòng quay của trục khuỷu (vòng/phút), và a, b, k là các hệ số thực nghiệm được dùng trong mô hình Biến đổi lưu lượng và áp suất của khí nén qua đường ống được mô phỏng với một đường ống có chiều dài l và đường kính d, được đại diện bởi một nút tính toán Y gồm các thông số p0 (áp suất trước đường ống), m0 (lưu lượng khí trước ống), V (dung tích), p1 (áp suất trong đường ống) và p2 cùng m1 (áp suất và lưu lượng ở phần tử sau đường ống), như thể hiện trên hình 2.3.

Hình 2.3 Sơ đồ mô phỏng đường ống

- Phương trình lưu lượng của ống (tại điểm nút Y):

- Phương trình hàm khí động:

XÂY DỰNG MÔ HÌNH TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE Ô TÔ KÉO ĐOÀN XE MAZ 642290

Sơ đồ của hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290

Hình 3.1 Ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290

Ôtô vận tải MAZ do Belarus sản xuất vào đầu những năm 2000 là một loại xe vận tải nặng, có tải trọng lên tới 25 tấn và trọng lượng toàn bộ 40 tấn Xe được dùng để vận chuyển hàng hóa và có tốc độ tối đa khoảng 95 km/h.

Trên hình 3.2 Mô tả sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290 và các cụm chi tiết của hệ thống

Hình 3.2 Sơ đồ hệ thống phanh khí nén trên xe ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290 1- Bầu phanh trước 2-Van phanh tay 3- Máy nén khí 4- Bộ điều chỉnh áp suất 5-

Hệ thống phanh khí nén gồm các thành phần chủ chốt như bộ chống đông, tách ẩm, van chia và các bình khí nén, được kết nối bởi van bảo vệ 3 ngã và van bảo vệ 4 ngã nhằm điều phối luồng khí; bầu phanh sau và bầu phanh rơ mooc làm việc cùng van gia tốc phanh để truyền và kiểm soát lực phanh, đầu nối liên kết các bộ phận với van tổng phanh để điều phối áp suất đến các bầu phanh; đồng hồ đo áp suất cho phép giám sát áp suất hệ thống, van gia tốc phanh xuất hiện ở hai vị trí khác nhau nhằm tăng nhanh áp suất phanh, van phanh rơ mooc và van an toàn bổ sung chức năng an toàn cho quá trình phanh của toa xe và moóc.

Các ph ần tử của hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe:

Máy nén khí (3) là nguồn cung cấp khí nén cho toàn bộ hệ thống và được dẫn động bằng truyền động đai từ trục khuỷu động cơ, tạo áp suất lên tới 0.7 MPa Trong máy nén khí có bố trí cơ cấu giảm tải hoạt động khi áp suất trong hệ thống đạt mức định mức 0.7 MPa, và cơ cấu giảm tải được nối thông với bộ điều chỉnh áp suất để điều chỉnh lưu lượng khí và bảo đảm vận hành phù hợp Thời gian làm việc có tải của máy nén khí thường chiếm khoảng 10% tổng thời gian làm việc của ôtô.

- Các bình khí (1.2.3.4.5.6.7) là dung tích chứa khí nén cho hệ thống Bình chứa khí nén chế tạo bằng cách hàn thép lá, bên ngoài và bên trong có sơn để chống gỉ Các bình chứa được đặt ở vị trí thấp nhất của hệ thống phanh để cho nước có thể ngưng tụ lại, nhờ có van đặt ở dưới đáy bình mà nước có thể ngưng thoát ra ngoài Trên xe, hệ thống phanh chính có 4 bình chứa khí nén, mỗi bình chứa có thể tích là 20-30 lít Dự trữ khí nén trong các bình đảm bảo phanh được nhiều lần sau khi máy nén khí ngừng làm việc

- Bộ điều chỉnh áp suất (4) (kiểu van bi) làm chức năng của van an toàn, nó có nhiệm vụ giữ cho áp suất của hệ thống không vượt quá áp suất quy định đồng thời đưa máy nén khí về trạng thái làm việc không tải để tăng tuổi thọ cho máy nén khí Trong hệ thống phanh khí nén ôtô, áp suất quy định là 7.10 5 N/m 2 Bộ điều chỉnh áp suất được đặt trên khối xi lanh của máy nén khí và nối thông với khoang nạp của cơ cấu giảm tải

Tổng van phanh (14) đóng mở hệ thống phanh bằng cách cung cấp khí nén hoặc ngừng cung cấp theo yêu cầu của người lái, là bộ phận rất quan trọng của dẫn động phanh bằng khí nén nhằm đảm bảo độ nhạy và hiệu quả phanh Trên xe, tổng van phanh được lắp đặt hai tầng bố trí trong một vỏ, có cơ cấu tuỳ động kiểu màng, lò xo và các van hình côn làm bằng cao su – thép Cơ cấu tuỳ động ở tầng dưới có tác dụng thuận dùng để điều khiển phanh ô tô kéo, còn cơ cấu tuỳ động ở tầng trên có tác dụng nghịch để điều khiển phanh rơ mooc.

Nguyên lý làm vi ệc của dẫn động phanh khí nén trên ô tô kéo đoàn xe MAZ 642290

Để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các trạng thái làm việc của dẫn động khí nén trong hệ thống phanh chính được phân thành ba chế độ đặc trưng: chế độ nạp khí, chế độ đạp phanh và chế độ nhả phanh.

Chế độ nạp khí là quá trình khí nén từ máy nén khí đi qua các thành phần như đường ống dẫn khí, van điều chỉnh áp suất và van phân phối đến bình chứa khí của hệ thống Quá trình này tạo sự tăng áp suất trong các bình chứa và đường ống, đảm bảo nguồn khí nén được cấp liên tục cho các thiết bị và chu trình làm việc của hệ thống khí nén.

38 bình khí Trong chế độ này, máy nén khí thường làm việc với tốc độ vòng quay lớn nhất

Ch ế độ đạp phanh: là quá trình từ khi người lái đạp lên bàn đạp phanh được chia ra thành các dòng hoạt động như sau:

Khí nén từ bình chứa khí nén của dẫn động phanh được cấp vào khoang trên của van phanh chính để cấp cho các bầu phanh trước, và từ bình khí nén của dẫn động phanh qua khoang dưới của van phanh chính để cấp cho các bầu phanh sau và kích hoạt van phanh rơ mooc Van phanh rơ mooc mở dòng khí từ bình khí phanh rơ mooc đến các bầu phanh rơ mooc Quá trình này làm tăng áp suất khí nén vào các bầu phanh, từ đó làm tăng lực phanh tác dụng lên bánh xe Trong quá trình này xảy ra hiện tượng xả khí từ bình khí nén để nạp đầy cho các bầu phanh — các phần tử có dung tích thay đổi.

Chế độ nhả phanh (xả khí) là quá trình khi người lái nhả bàn đạp phanh và không tác động lên nó nữa; dưới tác dụng của cơ cấu hồi vị, khí nén từ bầu phanh được thoát ra khí quyển, khiến các chi tiết bên trong bầu phanh trở về vị trí ban đầu và sẵn sàng cho chu kỳ phanh tiếp theo.

Việc phân chia hệ thống thành ba chế độ làm việc của dẫn động phanh khí nén nhằm khoanh vùng và phân nhỏ các phần tử để thuận tiện khảo sát biến đổi về lưu lượng và áp suất khí nén qua từng thành phần, từ đó xác định rõ các nhân tố ảnh hưởng và dễ phân tích Mỗi chế độ có đặc điểm và yêu cầu riêng, nên phương pháp tính toán và mô hình hóa cũng khác nhau Tuy nhiên, việc phân chia các chế độ làm việc về cơ bản không ảnh hưởng tới các thông số cần nghiên cứu và khảo sát, và có thể mang lại các kết quả đáng tin cậy.

H ệ phương trình vi phân mô tả các chế độ làm việc dẫn động khí nén của hệ

Các chế độ làm việc đặc trưng của dẫn động phanh khí nén gồm chế độ nạp khí từ máy nén cho các bình chứa, chế độ đạp phanh cung cấp khí nén từ các bình chứa đến các bầu phanh ở bánh xe, và chế độ xả phanh để xả khí từ bầu phanh ra ngoài khí quyển Dựa vào hình 3.2, xây dựng sơ đồ các điểm nút tính toán nhằm mô tả luồng khí và điều khiển giữa máy nén, bình chứa và bầu phanh, từ đó xác định điều kiện vận hành và ngưỡng an toàn cho hệ thống phanh.

Trên hình 3.3 thể hiện phân chia các điểm nút tính toán

(àf) 52 v bp2t v bp2p v bp1p v bp1t v 44 v 64

Hình 3.3 Phân chia các điểm nút tính toán

Giải thích các ký hiệu trên sơ đồ:

Trong hệ thống nén khí và phanh của xe, các tham số tính toán xác định các chiều dài đường ống tương ứng: l1 là chiều dài từ máy nén khí đến van điều chỉnh áp suất, l2 từ van điều chỉnh áp suất đến bình ngưng, l3 từ bình ngưng đến van chia, l41 từ van chia đến bình khí phanh cầu trước, l42 từ van chia đến bình khí phanh cầu sau, l43 từ van chia đến bình khí phanh tay, l44 từ van chia đến bình khí phanh rơ mooc, l51 từ bình khí phanh cầu trước đến van phanh chính, l52 từ bình khí phanh cầu sau đến van phanh chính, l53 từ bình khí phanh tay đến van phanh tay, và l54 từ bình khí phanh sau đến van phanh chính điều khiển van phanh rơ mooc Việc xác định các chiều dài ống này hỗ trợ tính toán lưu lượng và áp suất, tối ưu hoá bố trí đường ống và đảm bảo vận hành an toàn của hệ thống phanh khí.

Chiều dài đường ống phanh trong hệ thống phanh được xác định từ van phanh chính đến các bộ phận chủ chốt: chiều dài đường ống từ van phanh chính đến bầu phanh trước (m); từ van phanh chính đến bầu phanh sau (m); từ van phanh chính đến van phanh rơ mooc (m); và từ van phanh rơ mooc đến bầu phanh rơ mooc (m) Việc nắm rõ các giá trị chiều dài ống phanh này giúp tối ưu hóa truyền tín hiệu phanh, giảm thất thoát áp suất và nâng cao hiệu suất hoạt động của hệ thống phanh.

V1 - Thể tích qui đổi về van điều chỉnh áp suất, m 3

V 2 - Thể tích qui đổi về bình ngưng, m 3

V 3 - Thể tích qui đổi về van chia, m 3

V 41 - Thể tích qui đổi về bình khí nén phanh cầu trước, m 3

V42 - Thể tích qui đổi về bình khí nén phanh cầu sau, m 3

V 43 - Thể tích qui đổi về bình khí nén phanh tay, m 3

V44 - Thể tích qui đổi về bình khí nén phanh rơ mooc, m 3

V 51 - Thể tích khoang van phanh chính cầu trước và đường ống từ bình khí phanh cầu trước đến van phanh chính cầu trước, m 3

V 52 - Thể tích khoang van phanh chính cầu sau và đường ống từ bình khí phanh cầu sau đến van phanh chính cầu sau, m 3

V53 - Thể tích van phanh tay và đường ống từ bình khí phanh tay đến van phanh tay, m 3

V 54 - Thể tích khoang van phanh chính điều khiển van phanh rơ mooc và đường ống từ bình khí phanh sau đến phanh chính điều khiển van phanh rơ mooc, m 3

V 64 - Thể tích van phanh phanh rơ mooc và đường ống từ bình khí phanh rơ mooc đến van phanh rơ mooc, m 3

Vbp1t- Thể tích của các bầu phanh trước bên trái

V bp1p - Thể tích của các bầu phanh trước bên phải

V bp2t - Thể tích của các bầu phanh sau bên trái

Vbp2p- Thể tích của các bầu phanh sau bên phải

V bp4t - Thể tích của các bầu phanh rơ mooc bên trái

V bp4p là thể tích của bầu phanh rơ moóc bên phải trong hệ thống phanh rơ moóc; các hệ số lưu lượng tại nút Y1 (van điều chỉnh áp suất), Y2 (van ngắt), Y3 (van chia) và các nhánh Y41, Y42, Y43, Y44 xác định khả năng dòng chảy qua từng van và tới các bình khí phanh liên quan như bình phanh trước, bình phanh sau, bình phanh tay và bình phanh rơ moóc Các diện tích tiết diện thông qua van điều chỉnh áp suất và qua các nhánh ống được ký hiệu f1–f54, cụ thể f1 là tiết diện qua van điều chỉnh áp suất, f2 là tiết diện từ van này đến bình ngưng, f3 là tiết diện qua van chia, f41 và f42 là tiết diện từ van chia đến bình khí phanh cầu trước và cầu sau, f43 và f44 là tiết diện từ van chia đến bình khí phanh tay và bình khí phanh rơ moóc, còn f51 từ bình khí phanh trước đến van phanh chính, f52 từ bình khí phanh cầu sau đến van phanh chính, f53 từ bình khí phanh tay đến van phanh tay và f54 từ bình khí phanh cầu sau đến van phanh chính điều khiển van phanh rơ mooc; tất cả nhằm mục đích định lượng lưu lượng và phân phối áp suất giữa các nhánh của hệ thống phanh rơ moóc.

Trong hệ thống phanh, hệ số lưu lượng ở các nhánh Y61, Y62, Y64 và Y65 cho biết khả năng thông qua của chất lỏng tại từng nhánh từ van phanh chính đến các thành phần bầu phanh và van phanh trên xe và rơ mooc Cụ thể, Y61 và Y62 lần lượt xác định lưu lượng qua nhánh từ van phanh chính đến bầu phanh cầu trước và bầu phanh cầu sau; Y64 xác định lưu lượng từ van phanh chính đến van phanh rờ mooc, còn Y65 xác định lưu lượng từ van phanh rơ mooc đến bầu phanh rơ mooc Đồng thời, tiết diện ngang của đường ống ở mỗi nhánh được ký hiệu f61, f62, f64 và f65, với đơn vị m^2: f61 là tiết diện từ van phanh chính đến bầu phanh cầu trước; f62 từ van phanh chính đến bầu phanh cầu sau; f64 từ van phanh chính đến van phanh rơ mooc; và f65 từ van phanh rơ mooc đến bầu phanh rơ mooc.

Quá trình nạp khí là quá trình làm đầy các bình khí từ nguồn cấp là máy nén khí qua van điều chỉnh áp suất, bình ngưng, tới các bình khí của dòng phanh trước, phanh sau, phanh tay và phanh rơ mooc Hình 3.4 trình bày sơ đồ mạch nạp khí từ máy nén khí tới các bình khí; các bình khí cấp cho phanh trước, phanh sau và phanh tay được nối ghép song song Hình 3.4 cũng trình bày sơ đồ và ký hiệu các nút tính toán: v1, v2, v3, v41, v42, v43, v51, v52, v53.

Hình 3.4 Phân chia các điểm nút tính toán mạch nạp khí

Xây d ựng hệ phương trình vi phân:

Sử dụng nguyên tắc tính điểm nút để tính phương trình lưu lượng qua các điểm nút theo sơ đồ trên hình 3.4

+ Phương trình lưu lượng tại điểm nút: m 1 - m 2 - m E 1 = 0 (3.1) + Phương trình hàm khí động học:

+ Phương trình lưu lượng tại điểm nút: m2 - m 3 - m E 2 = 0 (3.3) + Phương trình hàm khí động học:

+ Phương trình lưu lượng tại điểm nút: m3-m 41 -m 42 -m 43 -m 44 -m E 3 = 0 (3.5) + Phương trình hàm khí động học:

+ Phương trình lưu lượng tại điểm nút: m41-m 51 -m E 41 = 0 (3.7) + Phương trình hàm khí động học:

+ Phương trình lưu lượng tại điểm nút: m44-m E 44 = 0 (3.13) + Phương trình hàm khí động học:

Tổng hợp các phương trình tính toán ở các nút trong sơ đồ ta được hệ phương trình vi phân mô tả quá trình nạp khí của hệ thống:

Quá trình đạp phanh là quá trình khí nén từ bình khí đi qua van phanh chính để điền đầy các bầu phanh, khiến áp suất ở bình khí giảm và áp suất ở bầu phanh tăng lên Như vậy, đạp phanh thực chất là thao tác làm đầy một thể tích (bầu phanh) và đồng thời xả khí ở thể tích liên kết với nó (bình khí) Giả sử biến đổi nhiệt độ khí trong các thể tích được nạp và xả là không đáng kể và không có rò rỉ khí, thì phương trình vi phân mô tả sự thay đổi trạng thái khí trong thể tích được nạp đầy.

Trong hệ thống phanh khí nén, hai áp suất tức thời p0 và p1 đại diện cho áp suất trong bình chứa khí nén và trong các thể tích được xả hoặc nạp khí, và các giá trị này thay đổi theo thời gian với đơn vị đo N/m^2 Trong quá trình đạp phanh, khi áp suất tăng ở bầu phanh thì áp suất trong bình chứa khí nén giảm, khiến áp suất p0 của bình chứa khí nén cũng biến thiên theo thời gian Vì vậy, mối quan hệ giữa p0 và p1 phản ánh động lực học của hệ thống phanh khí nén và cần được mô tả bằng các biến thiên áp suất theo thời gian để phân tích và tối ưu hóa hiệu suất phanh.

Sử dụng phương trình trạng thái Claperon-Mendeleep có thể viết:

Trong hệ thống khí hai thể tích, áp suất tại thời điểm đầu được xác định ở các thể tích đã xả và thể tích nạp khí, được ký hiệu p00 và p10 và thể hiện bằng đơn vị N/m^2 γ được định nghĩa là V1/V, đại diện cho tỷ lệ giữa thể tích đã xả và thể tích nạp khí, cho biết mức độ xả so với nạp trong chu trình Công thức và các tham số liên quan cho phép phân tích sự phụ thuộc của áp suất ban đầu vào γ, từ đó suy ra các giá trị p00 và p10 trong quá trình xả-nạp khí.

Để tìm thời gian cân bằng áp suất giữa hai thể tích khi nạp và xả khí, ta giải hệ phương trình mô tả quá trình quá độ Quá trình này kéo dài cho tới khi áp suất trong hai bình đồng nhất và đạt một giá trị xác định p', được tính theo một công thức đặc thù dựa trên các tham số nhiệt động lực học và điều kiện ban đầu của khí, và khi đó quá trình quá độ kết thúc để hệ thống ở trạng thái cân bằng áp suất giữa hai thể tích.

' p 00 1 p 10 p (3.26) p’ nhận được từ phương trình khí thực Claperon-Mendeleep p 00 V + p 10 V 1 = p'( V +V 1 ) (3.27)

Sơ đồ tính toán điểm nút v bp1p

Hình 3.5 Phân chia các điểm nút tính mạch đạp phanh dẫn động phanh cầu trước

Trong hệ thống phanh xe, P 51 đại diện cho áp suất bình khí nén trước van phanh chính, là tham số then chốt ảnh hưởng đến lực phanh được truyền tới bánh trước Lưu ý rằng l61p biểu thị chiều dài ống từ van phanh chính đến bầu phanh phải cầu trước, còn l61t là chiều dài ống từ van phanh chính đến bầu phanh trái cầu trước Việc xác định đúng các giá trị này có tác động trực tiếp đến hiệu suất phanh, độ nhạy và sự cân bằng giữa hai phía trước của xe.

V 61 - Thể tích của đường ống từ van phanh đến bầu phanh trước

Vbp1t- Thể tích của bầu phanh trước bên trái

V_bp1p là thể tích của bầu phanh trước bên phải; a61 là hệ số lưu lượng của đường ống từ van phanh chính đến cầu trước; abp1 là hệ số lưu lượng của bầu phanh cầu trước; f61 là tiết diện của đường ống từ van phanh chính đến bầu phanh cầu trước; f_bp1 là tiết diện thông qua bầu phanh cầu trước Các tham số này định hình hiệu suất phanh và độ nhạy của hệ thống phanh trước.

+ Phương trình lưu lượng: m61-2m bp 1 -m E 61 = 0 (3.28) + Phương trình hàm khí động học:

1 61 61 1 1 bp bp gh bp bp Bp p p

- Tại bầu phanh cầu trước (thể tích bầu phanh V bp 1 thuộc loại có dung tích thay đổi):

1 m bp -m Ebp 1 = 0 (3.30) + Phương trình hàm khí động học:

P c = c Trong trường hợp V 01 = 0, ta có:

Áp dụng phương trình trạng thái Clapeyron–Mendeleev, p0 được xác định bằng công thức p0 = p00 − γ(p1 − p10)/p00, trong đó p10 là áp suất tại thời điểm đầu trong các thể tích đã xả và thể tích nạp khí, đo bằng N/m^2 γ = V1/V là tỷ lệ giữa thể tích bị xả và thể tích được nạp khí.

Ta có: p 41= p 410−γ( p bp 1− p 01 ) (3.33) Trong đó:

P 41 - áp suất tức thời trong bình khí trước van phanh;

P 410 - áp suất ban đầu trong bình khí trước van phanh; pbp1 - áp suất bầu phanh trước; p 01 - áp suất ban đầu của bầu phanh trước

Tổng hợp các phương trình tính toán tại các nút trên sơ đồ cho ta một hệ phương trình vi phân mô tả quá trình đạp phanh của hệ thống dẫn động phanh cầu trước Hệ thống này liên kết các biến như áp suất phanh, lưu lượng dầu và lực ma sát để mô phỏng động lực và đáp ứng của phanh, cung cấp nền tảng cho phân tích ổn định và tối ưu hóa hiệu suất phanh trước.

1 bp bp gh bp bp Bp p p

Sơ đồ tính toán điểm nút v bp2p

Hình 3.6 Phân chia các điểm nút tính mạch đạp phanh dẫn động phanh cầu sau

Trong hệ thống phanh, P52 ghi nhận áp suất bình khí nén trước van phanh chính để đảm bảo cấp khí ổn định cho quá trình phanh Đồng thời, các thông số l 62p và l 62t xác định chiều dài ống từ van phanh chính tới bầu phanh phải cầu sau và tới bầu phanh trái cầu sau, phản ánh sự cân bằng và hiệu suất phanh ở cầu sau.

V62- Thể tích của đường ống từ van phanh đến bầu phanh sau

V bp2t - Thể tích của bầu phanh sau bên trái

MÔ PHỎNG DẪN ĐỘNG ĐIỀU KHIỂN HỆ THỐNG 57 PHANH KHÍ NÉN C ỦA Ô TÔ KÉO ĐOÀN XE MAZ 642290 TRÊN MÁY TÍNH

Định dạng
Số trang	86
Dung lượng	2,59 MB