BÁO cáo học PHẦN THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM ô tô và máy CÔNG TRÌNH

TH 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 THỰC HÀNH THÍ NGHIỆM Ô TÔ – MÁY CÔNG TRÌNH GVHD ThS Võ Như Tùng Nhóm 7 STT MSV SVT.

1 103180021 Nguyễn Văn Hiếu

2 103180027 Nguyễn Hữu Huy

MỤC LỤC

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU

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

1.1 Tổng quan về phòng thí nghiệm ô tô

1.2 Băng thử phanh

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

2.1 Cơ sở lý thuyết

2.2 Phương pháp đo

2.3 Kết quả đo và xử lý số liệu thí nghiệm 10

2.4 Nhận xét và kết luận: 15

PHẦN 3 TỔNG QUAN VỀ PHANH TRÊN XE THỰC NGHIỆM 3.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI……… 20

3.1.1 Công dụng………20

3.1.2 Yêu cầu……….20

3.1.3 Phân loại……… 20

3.2 Kết cấu của hệ thống phanh và các dạng cơ cấu phanh……….21

3.2.1 Cơ cấu phanh trống guốc……….21

3.2.1.1 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1……… ………21

3.3.Cơ cấu phanh đĩa………22

3.4 Các cơ cấu dẫn động phanh……… …23

3.4.1 Dẫn động phanh co khí……… 23

TÀI LIỆU THAM KHẢO 2

`

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 đổimới, tối ưu hóa về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng caotính nhiện đại, tính kinh tế trong quá tringh vận hành Để đạt được yêu cầu củacác nhà sản xuất, các kỹ thuật sư, trong ngành cơ khí động lực cần phải có mộtkiến 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 đónhằm 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 saunày

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 Võ Như

Tùng đã hướng dẫn và giúp đỡ nhiệt tình cho em trong học phần “Thực hành 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 báocáo này em không trính khỏi những thiếu sót Kính mong các thầy chỉ dạythêm Cuối cùng em xin chân thành cảm ơn các thầy đã tạo điều kiện, hướngdẫn và giúp đỡ chúng em trong quá trình tiến hành thí nghiệm!

Đà Nẵng, ngày 29 tháng 05 năm 2022

Sinh Viên Thực Hiện

Nhóm 7

`

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 nhữngphòng thí nghiệm hiện đại nhất Việt Nam Được xây dựng từ năm 2000 vàhoàn thành đưa vào sử dụng năm 2003, phòng thí nghiệm đã là nơi thực hiệnnhiều 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 phanhcủa ô tô, kiểm tra các thông số kỹ thuật của ô tô với sự hổ trợ của các thiết bịhiện đại như: băng thử CD- 48”, băng thử phanh BRAKE TESER CHASISDYNAMOMETER,

1.2 Băng thử phanh

Băng thử phanh tại Trung Tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộc trườngĐại 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 Mụcđích 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

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

- 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 tôthuộc trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng là thiết bị được sản suất bởi hãngAHS Prüftechnik, dùng để phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đạihọc 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 thuậtcủa thiết bị đo độ trượt ngang bánh xe:

`

- Chiều rộng của bệ thử 600 mm

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

`

- 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 phầnđược thay thế bằng lực cản tổng cộng quy ước Pω đặt ở tâm diện tích cảnchính 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 đườngngang, phẳng, tức là bỏ qua các lực cản lên dốc và lực quán tính của các chitiết chuyển động quay Như vậy, ta có phương trình cân bằng lực kéo nhưsau:

Theo cách nhìn mới, khi đo lực cản chuyển động của xe trên đường, cóthể xem Fc = Pf +Pω vì khi xe chuyển động thực, hai lực này luôn luôn đicùng 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]

𝑑𝑡Phương trình cân bằng khi xe lăn trơn (gia tốc xe lên tốc độ cần thiết sau đó gài về số Mo xe sẽ lăn trơn trên đường):

Pf + Pω - Pj = 0 (2.8)

⇒ P f+P❑w

=G a

g ⋅ dv t

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

`

Thông số kỹ thuật hộp số

Những thông số tiêu chuẩn khác

thủy lực

Phanh tang trống/cầu sau

1.2.1.2 Các dụng cụ và cảm biến sử dụng

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 chạyvượt 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 hồtách 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 thờigian để

xác định: Δ t=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 cảsinh 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]

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 + 16,728Với 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 ⅆtⅆtv t 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

Từ đó, suy ra lực cản FC với thời gian t(s) ta đã đo được ở trên:

FC = −j ma = (−0,000018 t2 + 0,0026 t − 0,1902).1580 [N]

`

2.3.2.2 Xác định giá trị (dv/dt) từ hàm xấp xỉ v= f(t)

Tính giá trị dv/dt

Bảng 2.5: Bảng giá trị dv/dt

V [m/s]

Ttb [s] dv/dt

Fc [N]

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+

18,339.v + 1,4259.v2Suy ra:

b= a1

18,3391580.9,81=0,00118

k= a2

1,42592,952 =0,483[N ⋅ s2

m4 ]

`

4.0 6.0 8.0 10.0 12.0 14.0 16.0 18.0 0.0000

Với A là diện tích cản chính diện :

A = 0,8 x Chiều rộng tổng thể x Chiều cao tổng thể

- 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 córất nhiều yếu tố thực tế nghí nghiệm và phương pháp xử lý số liệuảnh hưởng đến kết quả đo

- Lực cản tổng cộng của ô tô trên đường phụ thuộc vào các lực cảnchuyển động của ô tô Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến các lực cảnchuyển 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 líthuyết, bởi vì thí nghiệm thực tế luôn tồn tại các biến động nhỏ tácđộng đến quá trình thí nghiệm

- Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản màchúng ta đã được học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũngnhư 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)

Bảng phân tích kết quả đo (lần 2)

Bảng phân tích kết quả đo (lần 3)

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

3.1.3 Phân loại

a Theo cách bố trí

Hệ thống phanh được chia thành 2 loại sau:

- Phanh ở bánh xe

- Phanh truyền lực

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 cácphần 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 phanhbao 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 phậnđiều 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 điềukhiển khe hở trên cho guốc trước ; 5- Chốt cố định ; 6- Guốc phanh sau ; 7- Camlệch 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 cóhai điểm tựa cố đinh của guốc được bố trí cùng phía.

- Cấu tạo của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố rí bạc lệnh tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phái trước khe hở, phái trên điều chỉnh bằng cam lệch tâm

Ưu điểm:

- Kết cấu đơn giản, hai guốc đối xứng qua trục, chỉ dùng một xy-lanh ép

- Mô-men phanh chạy tiến như chạy lùi

Nhược điểm:

- Mô men ma sát được tạo ra bởi các guốc có giá trị khác nhau do tính chất tách/siết của các guốc đối với tang trống phụ thuộc vào chiều quay của xe

3.3.Cơ cấu phanh đĩa.

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch (chủ yếu ở các bánh trước) và máy kéo Gần đây loại phanh này bắt đầu được sử dụng trênmột số ôtô vận tải và chở khách

Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay,vòng ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác nhau

Trên ôtô sử dụng chủ yếu loại một đĩa quay dạng hở, ít khi dùng loại vỏ quay Trên máy kéo còn dùng loại vỏ và đĩa cố định, vòng ma sát quay

- Ưu điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc

+ Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05  0,15 mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

+ Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều + Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

+ Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe