Báo cáo thí nghiệm ô tô và máy công trình

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG BÁO CÁO HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM Ô TÔ – MÁY CÔNG TRÌNH GVHD TS Nguyễn Việt Hải TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG BÁO CÁO HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM Ô TÔ – MÁY CÔNG TRÌNH GVHD TS Nguyễn Việt Hải TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG BÁO CÁO HỌC PHẦN THÍ NGHIỆM Ô TÔ – MÁY CÔNG TRÌNH GVHD TS Nguyễn Việt Hải

ĐÀ NẴNG

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

BÁO CÁO HỌC PHẦN

THÍ NGHIỆM

Ô TÔ – MÁY CÔNG TRÌNH

GVHD: TS.Nguyễn Việt Hải SVTH : Ung Khả Ý

LỚP : 18C4A MSSV: 103180065

Đà Nẵng,06/2022

`

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ PHÒNG THÍ NGHIỆM Ô TÔ VÀ BĂNG THỬ PHANH 3

1.1.Tổng quan về phòng thí nghiệm ô tô 3

1.2.Băng thử phanh 3

PHẦN 2 ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG CỦAÔTÔ TRÊN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN 6

2.1.Cơ sở lý thuyết 6

Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật của xe Mitsubishi Xpander 2018 8

2.2.Kết quả đo và xử lý số liệu thí nghiệm 10

Bảng 2.2: Bảng số liệu kết quả đo 10

Bảng 2.3: Bảng giá trị V[m/s] 10

2.3.Nhận xét và kết luận Nhận xét: 15

Kết luận: 15

PHẦN 3 TỔNG QUAN VỀ PHANH TRÊN XE THỰC NGHIỆM 26

3.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI 26

3.1.1 Công dụng 26

3.1.2 Yêu cầu 26

3.1.3 Phân loại 26

+ Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng 29

3.4 Các dạng dẫn động phanh 29

TÀI LIỆU THAM KHẢO 32

`

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong các phương tiện giao thông thì ô tô chiếm phần lớn phục vụ các nhu cầu của con người Do đó, đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổi mới, tối

ưu hóa về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tính nhiện đại, tính kinh tế trong quá tringh vận hành Để đạt được yêu cầu của các nhà sản xuất, các kỹ thuật sư, trong ngành cơ khí động lực cần phải có một kiến thức sâu rộng, tiếp cận nhiều trong thực tế để tìm ra các phương pháp tối ưu quá trình nghiên cứu Đối với các sinh viên, để thực hiện các điều đó nhằm giúp sinh viên có thể vận dụng những kiến thức đã học vào thực tiễn, phát huy khả năng

tư duy và sáng tạo trong quá trình nghiên cứu và công tác sau này

Với hướng dẫn tận tình của các thầy, em đã hoàn thành bài báo cáo đúng thời

gian quy định Và cuối cùng em xin chân thành cảm ơn đến thầy NGUYỄN VIỆT

HẢI đã hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình cho em trong học phần “Thí nghiệm ô

tô và máy công trình”, giúp em tích lũy thêm những kiến thực mới cho học

phần lý thuyết và cũng cố kiến thức trong những giờ thực hành

Vì kiến thức còn nhiều hạn chế nên trong quá trình thực hiện và làm báo cáo này em không trính khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy chỉ dạy thêm Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy đã tạo điều kiện, hướng dẫn và giúp đỡ chúng em trong quá trình tiến hành thí nghiệm!

Đà Nẵng, ngày 8 tháng 06 năm 2022

Sinh Viên Thực Hiện

UNG KHẢ Ý

`

PHẦN 1 TỔNG QUAN VỀ PHÒNG THÍ NGHIỆM Ô TÔ

VÀ BĂNG THỬ PHANH 1.1 Tổng quan về phòng thí nghiệm ô tô

Phòng thí nghiệm ô tô Đại học Bách khoa Đà Nẵng là một trong những phòng thí nghiệm hiện đại nhất Việt Nam Được xây dựng từ năm 2000 và hoàn thành đưa vào sử dụng năm 2003, phòng thí nghiệm đã là nơi thực hiện nhiều thí nghiệm, thực nghiệm quan trọng phục vụ trong công tác giảng dạy, học tập

và nghiên cứu của giảng viên và sinh viên khoa Cơ khí giao thông

Hình 1.1 Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô

Ở đây chuyên nghiên cứu khảo sát, đo đạc đặc tính lực kéo, lực phanh của ô tô, kiểm tra các thông số kỹ thuật của ô tô với sự hổ trợ của các thiết bị hiện đại như: băng thử CD- 48”, băng thử phanh BRAKE TESER CHASIS DYNAMOMETER,

1.2 Băng thử phanh

Băng thử phanh tại Trung Tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộc trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng được lắp đặt bởi hãng AVL (Cộng hòa Áo), được dùng để phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học Mục đích của băng thử phanh được dùng để xác định những thông số của hệ thống phanh (lực phanh, quãng đường phanh, thời gian phanh, ) Thông số kỹ thuật cơ bản của băng thử phanh như sau :

`

- Tải trọng trục lớn nhất lên băng thử: 15 tấn

- Chiều rộng kiểm tra nhỏ nhất 600 mm

- Chiều rộng kiểm tra lớn nhất 2800 mm

- Phạm vi hiển thị trên đồng hồ 0-6/0-30 kN

- Đường kính con lăn 190 mm

- Khoảng cách 2 con lăn tính từ tâm con lăn 445 mm

- Vận tốc con lăn khi kiểm tra 2-3 km/h

- Công suất dẫn động con lăn băng thử 2 x 11 kW

1.2.2 Thiết bị kiểm tra trượt ngang

Thiết bị kiểm tra trượt ngang tại Trung tâm thí nghiệm động coa và ô tô thuộc trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng là thiết bị được sản suất bởi hãng AHS Prüftechnik, dùng để phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học Mục đích của thiết bị dùng để đo độ trượt theo phương ngang của xe, qua

đó đánh giá độ chụm hay độ doãng của bánh xe dẫn hướng Thông số kỹ thuật của thiết bị đo độ trượt ngang bánh xe:

- Tải trọng trục lớn nhất lên bệ thử 15 tấn

- Chiều dài của bệ thử 1000 mm

- Chiều rộng của bệ thử 600 mm

- Chiều cao bệ thử 55 mm

`

- Trọng lượng bệ thử 80 kg

Hình 1.2 Bệ đo độ trượt ngang của bánh xe dẫn hướng

1 Bi trụ 2 Cảm biến 3 Lò xo trụ hồi vị 4 Lò xo định vị bi 5 Mặt đáy 6 Mặt trượt

`

PHẦN 2 ĐO ĐẶC TÍNH LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG

CỦAÔTÔ TRÊN ĐƯỜNG BẰNG PHƯƠNG PHÁP LĂN TRƠN

2.1 Cơ sở lý thuyết

Hình 2.1 Các lực tác dụng lên ôtô chuyển động thẳng trên đường nằm ngang

- Lo: Chiều dài cơ sở của xe [m];

- a: Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước [m];

- b: Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước [m]

- Z1: Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên cầu trước [ N]

- Z2: Phản lực pháp tuyến từ mặt đường tác dụng lên cầu sau [ N]

- Pf1: Lực cản lăn ở hai bánh trước [ N]

- Pf2: Lực cản lăn ở hai bánh sau [ N]

- Fk: Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động [ N]

- Pω: Lực cản không khí [ N]

- Pj: Lực quán tính của ôtô khi chuyển động [N]

- Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe [ N]

Khi xe chuyển động phải chịu tác dụng của các lực sau:

+ Lực cản lăn Pf: là lực phát sinh do có sự biến dạng của lốp và đường, do sự tạo thành vết bánh xe trên đường và do sự ma sát ở bề mặt tiếp giữa lốp và đường

Để đơn giản, người ta coi lực cản lăn là ngoại lực tác dụng lên bánh xe khi nó chuyển động, và được xác định theo công thức:

Pf = Pf1 + Pf2

= Z1.f1+Z2.f2 (2.1) Trong đó:

- F0: Hệ số cản lăn cơ bản, không phụ thuộc vào tốc độ

- F1: Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc nhất vào tốc độ

- F2: Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc hai vào tốc độ

+ Lực cản không khí Pω: Khi ôtô chuyển động tạo nên sự thay đổi mật

độ không khí bao quanh xe, hình thành lực cản không khí tác dụng lên toàn

bộ bề mặt xe Trong tính toán thông thường, tất cả các lực cản gió riêng phần được thay thế bằng lực cản tổng cộng quy ước Pω đặt ở tâm diện tích cản chính diện ôtô

Trong đó:

- K: Hệ số cản không khí; [N.s2/m4]

- F: Diện tích cản chính diện của ôtô; [m2]

- v: Vận tốc chuyển động của ôtô; [m/s]

Ở đây, để đơn giản tính toán, ta xét ôtô chuyển động trên đường ngang, phẳng, tức là bỏ qua các lực cản lên dốc và lực quán tính của các chi tiết chuyển động quay Như vậy, ta có phương trình cân bằng lực kéo như sau:

FK = Pf + Pω–Pj (2.6) Theo cách nhìn mới, khi đo lực cản chuyển động của xe trên đường, có thể xem Fc = Pf +Pω vì khi xe chuyển động thực, hai lực này luôn luôn đi cùng với nhau không thể tách rời

`

- Ga: Trọng lượng toàn bộ của ôtô; [N]

- 𝑑𝑣: gia tốc chuyển động tịnh tiến của ôtô; [m/s2]

𝐺 𝑎

ⅆ𝑡= 𝐹0 + 𝐹1 𝑣 + 𝐹2 𝑣2 (2.9)

Phương pháp đo

2.1.1 Mô tả về trang thiết bị

2.1.1.1 Đối tượng đo

Xe dùng cho việc đo lực cản: Mitsubishi Xpander 2018 có các

thông số kỹ thuật như sau:

Bảng 2.1: Bảng thông số kỹ thuật của xe Mitsubishi Xpander 2018 Thông số kỹ thuật động cơ

Xy lanh/sắp xếp 4/thẳng hàng

Bố trí trục cam/van 2 trục cam trên nắp máy /16 van

Công suất cực đại 104 Kw/6000 [vg/ph]

Momen xoắn cực đại 141 Nm/3000 [vg/ph]

Thông số kỹ thuật hộp số

Loại Hộp số sàn, 5 cấp

Cầu chủ động Dẫn động cầu trước

`

Những thông số tiêu chuẩn khác

Ly hợp Ly hợp khô một đĩa, điều khiển

thủy lực

Hệ thống lái Bánh răng – thanh răng ,có trợ lực

Hệ thống phanh Phanh đĩa/cầu trước

Phanh tang trống/cầu sau

Hệ thống treo trước Kiểu MacPherson, lò xo cuộn

Hệ thống treo sau Thanh Xoắn

Đồng hồ/Cảm biến đo tốc độ, đồng hồ đếm thời gian thực Trình tự đo:

Một nhóm gồm 7 sinh viên cùng với giáo viên hướng dẫn lên xe để tiến hành thí nghiệm

`

+ Đưa xe đến địa điểm đo (yêu cầu có chiều dài quãng đường thẳng

và phẳng khoảng 4km, ở đây ta làm thực nghiệm trên đường Nguyễn Tất

Thành)

+ Khi đã đến địa điểm tiến hành thí nghiệm, chọn đoạn đường vắng và không có dốc để gia tốc xe tránh làm ảnh hưởng đến kết quả thí nghiệm

+ Chuẩn bị đồng hồ tách thời gian

+ Quan sát đồng hồ báo tốc độ trên bảng Táp lô, khi gia tốc cho xe chạy vượt qua tốc độ 60(km/h) thì bắt đầu nhả bàn đạp ga đồng thời đưa cần gạt hộp số về

vị trí số 0 hoặc ngắt ly hợp và cho xe lăn trơn trên đường

+ Khi kim đồng hồ báo tốc độ của ôtô chỉ 60 km/h thì bắt đầu bấm đồng hồ tách thời gian, ứng với vị trí này ta có thời gian t0 = 0[s]

+ Khi tốc độ của ôtô giảm còn 55 km/h, ta tiếp tục bấm đồng hồ tách thời gian để

xác định: 𝛥𝑡 = 𝑡1− 𝑡0

+ Quá trình được lặp lại cho đến khi tốc độ của ôtô giảm còn 20 km/h, tức

là cứ tính mỗi lần giảm 5km/h Sau đó ghi lại tất cả các kết quả vừa đo được

Ta thực hiện quá trình như vậy 4 lần và kết thúc quá trình đo Sau đó tất cả sinh viên quay trở về xưởng AVL.(Nếu có thiết bị đo chính xác thì đo 1 lần, vì

ở đây không có thiết bị đo chính xác nên ta đo 4 lần rồi lấy giá trị trung bình)

2.2 Kết quả đo và xử lý số liệu thí nghiệm

2.3.1 Kết quả đo

Bảng 2.2: Bảng số liệu kết quả đo

V [km/h]

2.3.2.1 Xác định đa thức xấp xỉ bậc ba của v đối với thời gian t[s]

Từ bảng số liệu vi=f(ti), tiến hành xấp xỉ đặc tính biến thiên v=f(t) thành đa thức xấp xỉ bậc ba đối với thời gian t

Bảng 2.3: Bảng giá trị V[m/s]

`

V [m/s]

Hình 2.3 Đồ thị biểu diễn V = f(t)

Qua đó, ta tìm được phương trình biểu diễn mối quan

hệ trên như sau: y = -0,000006.x3 + 0,0013.x2

- 0,1902.x + 16,728 Với y = v; x = t, ta có:

𝑣 = −0,000006 𝑡3 + 0,0013 𝑡2– 0,1902 𝑡 + 16,728 Kết quả trên được tính toán với ttb , thông qua đó ta tính được ⅆ𝑣

ⅆ𝑡 hay là gia tốc j [m/s2] theo thời gian t[s]

Theo lý thuyết thì lực cản FC = - Pj (Lực quán tính) Điều đó có nghĩa ta xác định FC thông qua lực quán tính Pj Với Pj = ma.j

`

Như vậy:

FC = -ma.j.[N]

Trong đó:

- j: Gia tốc quán tính của xe khi lăn trơn; [m/s2]

- ma: Khối lượng toàn tải của xe; [kg] ma = m0 + mhk

* Khối lượng không tải của xe: m0 = 1230 [kg]

*Khối lượng của hành khách (người làm thí nghiệm, giả sử mỗi người nặng 50 kg.Ta có: mhk = 7.50 = 350 [kg]

Vậy khối lượng toàn bộ là:

t tb

16,67 0.0 -0.19020 15,28 8.5 -0.16945 13,89 16.6 -0.15202 12,50 26.9 -0.13327 11,11 36.8 -0.11885 9,72 49.7 -0.10541 8,33 61.4 -0.09843 6,94 80.8 -0.09764 5,56 89.7 -0.10183

Bảng 2.6: Bảng giá trị lực cản Fc [N]

V [m/s]

Ttb

Fc [N]

16,67 0.0 -0.19020 300.5160 15,28 8.5 -0.16945 267.7374 13,89 16.6 -0.15202 240.1918 12,50 26.9 -0.13327 210.5645 11,11 36.8 -0.11885 187.7756 9,72 49.7 -0.10541 166.5508 8,33 61.4 -0.09843 155.5230 6,94 80.8 -0.09764 154.2657 5,56 89.7 -0.10183 160.8990

`

Hình 2.4 Đồ thị lực cản F c = f(v)

Từ đó ta tìm được hàm biểu diễn mối

quan hệ như sau: Fc = 214,29+

𝑘 = 𝑎2

𝐴 =

1,42592,952 = 0,483 [

𝑁 ⋅ 𝑠2

𝑚4 ]𝑚

Với A là diện tích cản chính diện :

R² = 0.9947

0.0000 50.0000

- Hệ số cản không khí k = 0,48302 nằm ở ngoài khoảng cho phép (0,15[Ns2/m4] 

0,35[Ns2/m4]) cho thấy quá trình thí nghiệm chưa thể đánh giá hệ số cản không khí của xe

Kết luận:

- Kết quả thí nghiệm được có sai số nhiều so với lý thuyết, bởi vì có rất nhiều yếu tố thực tế nghí nghiệm và phương pháp xử lý số liệu ảnh hưởng đến kết quả đo

- Lực cản tổng cộng của ô tô trên đường phụ thuộc vào các lực cản chuyển động của ô tô Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến các lực cản chuyển động của ô tô sẽ ảnh hưởng đến lực cản tổng cộng của ô tô

- Vận tốc ô tô càng lớn thì lực cản càng lớn do hệ số cản khí động tăng

- Thực tế thì các hệ số luôn tồn tại dao động xung quanh các giá trị lí thuyết, bởi vì thí nghiệm thực tế luôn tồn tại các biến động nhỏ tác động đến quá trình thí nghiệm

- Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản mà chúng ta đã được học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũng như cách xử lí số liệu

`

Hình ảnh số liệu kết quả đo (lần 1)

`

`

`

Hình ảnh số liệu kết quả đo (lần 2)

`

`

`

Hình ảnh kết quả đo (lần 3)

`

`

`

Bảng phân tích kết quả đo (lần 1)

video 1:43s giây trong video T1

Bảng phân tích kết quả đo (lần 2)

video 1:45 giây trong video T2

Bảng phân tích kết quả đo (lần 3)

video 1:54 giây trong video T3

`

PHẦN 3 TỔNG QUAN VỀ PHANH TRÊN XE THỰC

NGHIỆM 3.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao, nghĩa là đảm bảo gia tốc phanh lớn, quãng đường phanh nhỏ và ổn định khi phanh nhiều lần liên tục

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo

nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi

cường độ

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp không lớn

- Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ô tô khi phanh

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiết tốt

- Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp khẩn cấp

- Có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh

Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành các loại sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dãi

- Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá

d Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ

thống phanh với bộ điều hoà lực phanh

e Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

Theo khả khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS)

3.2 Kết cấu của hệ thống phanh và các dạng cơ cấu phanh

`

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe

Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ôtô khi chuyển động và dừng hẳn Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là

cơ cấu phanh và dẫn động phanh

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc

của bánh xe ô tô , được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh

xe khi phanh ôtô

- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực

điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

3.2.1 Cơ cấu phanh trống guốc

Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu

cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác, như : Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực

3.2.1.1 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1

Hình 3.1 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1

1- Piston ép; 2- Guốc phanh trước ; 3- Má phanh trước ; 4- Cam lệch tâm điều khiển khe hở trên cho guốc trước ; 5- Chốt cố định ; 6- Guốc phanh sau ; 7- Cam lệch tâm điều khiển khe hở trên cho guốc sau ; 8- Má phanh sau ; 9- Lò xo

hồi vị guốc ; 10- Xy-lanh ; 11- Lò xo xy-lanh

- Loại cơ cấu phanh trống guốc này có cơ cấu ép bằng xy-lanh kép và có hai điểm tựa cố đinh của guốc được bố trí cùng phía