Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh Banzai TS.. nguyễn hữu trí Cục Đăng kiểm Việt Nam Tóm tắt: Bμi báo trình bμy động lực học ph
Trang 1Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới
kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh Banzai
TS nguyễn văn bang
Bộ môn Cơ khí ôtô
Khoa Cơ khí - Trường ĐH GTVT
KS nguyễn hữu trí
Cục Đăng kiểm Việt Nam
Tóm tắt: Bμi báo trình bμy động lực học phanh ôtô trên bệ thử phanh loại lực BANZAI
(Nhật Bản) từ đó nghiên cứu ảnh hưởng của bán kính bánh xe vμ hệ số bám đến kết quả đo lực
phanh ý nghĩa thực tiễn của vấn đề lμ đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao độ ổn định vμ độ
tin cậy của kết quả đo lực phanh khi kiểm định an toμn kỹ thuật vμ bảo vệ môi trường đối với
ôtô.
Summary: The article presents dynamic of automobile breaks on break tester (BANZAI,
Japan) on the base of which the influence of wheel - radius and the coefficient of friction of roller
on breaking force is studied The practical aspect of the study is to put forward the measures to
raise the stability and reliability of the result of measuring breaking force when motor vehicle is
inspected
i đặt vấn đề
Bệ thử phanh BANZAI là bệ thử phanh
loại lực, do hãng BANZAI (Nhật Bản) sản
xuất, hiện nay được sử dụng tại một số trung
tâm đăng kiểm xe cơ giới và các cơ sở bảo
dưỡng sửa chữa ở nước ta Bệ thử phanh
BANZAI có nhiều loại, được phân loại tuỳ theo
kết cấu, đường kính con lăn, khoảng cách
giữa hai con lăn và khă năng đo Bệ thử hoạt
động theo nguyên tắc đo lực phanh tại bánh
xe ô tô bằng các biến trở, giá trị đo hiển thị
trên đồng hồ Mỗi phía của bệ có hai con lăn
bằng thép đường kính bằng nhau, bố trí đối
xứng trong mặt phẳng ngang Bệ có ưu điểm
kết cấu đơn giản, có độ bền cao, dễ bảo
dưỡng, sử dụng Kết quả đo lực phanh của
bánh xe chịu ảnh hưởng của nhiều yếu tố như:
Hệ số bám của bệ; đường kính làm việc của
bánh xe; tình trạng lốp xe; vị trí của ô tô trên
bệ thử phanh v.v Những nghiên cứu dưới
đây trình bầy ảnh hưởng của một số yếu tố
đến kết quả kiểm tra phanh trên bệ
ii ảnh hưởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên
bệ thử phanh BANZAI
1 Lực và mô men tác dụng lên ô tô khi phanh trên bệ
MP2 θ
X t
P1Q1 P2Q2
hg
a
θ
θ
G.cos θ
G.sin θ
G
Hình 1 Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô
khi thử phanh trên bệ BANZAI
Trang 2Trên bệ thử phanh BANZAI khi phanh
bằng hệ thống phanh chính ô tô sẽ chịu tác
dụng của những lực sau đây (xem hình 1):
G: Trọng lượng ô tô; a,b,hg: Tọa độ trọng
tâm ô tô; L: Chiều dài cơ sở;
Q1 và Q2: Phản lực pháp tuyến tác dụng
lên bánh xe tại điểm tiếp xúc với hai con lăn;
P1và P2: Phản lực tiếp tuyến tác dụng lên
bánh xe tại điểm tiếp xúc với hai con lăn; Xt:
Lực phanh trên cầu trước; Z1: Phản lực pháp
tuyến tác dụng lên cầu trước; θ: Góc nghiêng
dọc của ô tô khi phanh trên bệ
Tách riêng bánh xe cầu sau ta có sơ đồ
các lực và mô men tác dụng lên bánh xe như
hình 2
Hình 2 Sơ đồ lực mômen tác dụng lên bánh xe
khi phanh trên bệ
Trong đó: Z2: Trọng lượng đặt lên bánh xe;
MP: Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra;
ϕ1và ϕ2: Hệ số bám tương ứng của con lăn
trước và con lăn sau với bánh xe; Rcl: Bán kính
con lăn; Rbx: Bán kính làm việc của bánh xe;
l: Khoảng cách tâm con lăn;
Phương trình hình chiếu các lực trên hệ
trục xoy của hình 2 như sau:
0 cos P sin Q cos
P
sin Q cos
X
sin
Z
2 2
1
1 2
2
= α
ư α +
α
ư
ư α
ư θ +
θ
(1)
0 sin P cos Q sin P
cos Q sin X cos Z
2 2
1
1 2
2
= α
ư α
ư α +
+ α
ư θ
ư θ
(2) P1 = Q1.ϕ1 (3) P2 = Q2.ϕ2 (4) Trong đó: Các góc α và θ xác định theo hình 3 khi bỏ qua biến dạng của lốp tại điểm tiếp xúc với con lăn
L
H θ
l
Rcl
α
Rbx
Z2
X2
θ
ωcl
ω1
P1
ωbx
Rbx
x
h
Rcl 1
MP
P2
Q1 α
Q2
Hình 3 Vị trí ôtô trên bệ thử BANZAI
Ta có:
) R R 2(
l Sin
bx
cl+
= α
2 bx cl
2
) R R ( 4
l 1
Cos
+
ư
=
2 bx cl
2 bx
cl
) R R ( 4
l 1
)
R R ( 2
l tg
+
ư +
=
) l ) R R ( 4 2
1 R R ( L
1
(6)
2 2 2 cl bx cl
2
1 R R ( L
1 [ 1
(7) Giá trị các lực Z2; X2 được xác định bằng sơ đồ tính toán tương đương trên hình 4, với giả thiết bỏ qua ảnh hưởng của lực cản lăn tại các bánh xe
Trang 3Hình 4 Sơ đồ tính toán tương đương
L
) sin h G.(a.cos
2 2 1 1
Từ các phương trình (1), (2) ứng dụng
phần mềm tính toán trên máy vi tính tính P1,
P2 và lực phanh P
Tiến hành tính toán và thí nghiệm kiểm
tra cho xe ô tô Ford ranger có các thông số:
Rbx = 350 mm; L= 3 m; ta thu được các kết
quả sau:
Theo tính toán lý thuyết PTT:
PTT = 543 KG Theo kết quả kiểm tra trên bệ thử PBT:
PBT = 539 KG
PTT ≈ PBT (Sai số 0,7%)
Với độ chính xác chấp nhận được có thể
sử dụng các phương trình lý thuyết trên đây để
nghiên cứu ảnh hưởng của một số các yếu tố
tới kết quả kiểm tra phanh trên bệ thử phanh
BANZAI
2 ảnh hưởng của bán kính bánh xe
Khi thay đổi bán kính bánh xe Rbx, góc α
thay đổi, lực phanh PP và lực phanh riêng γ
cũng thay đổi theo (hình 5)
Hình 5 Đồ thị quan hệ P p vμ γ với bán kính bánh xe R bx
Đồ thị cho thấy khi bán kính bánh xe giảm lực phanh và lực phanh riêng tăng Tuy nhiên khi bán kính bánh xe nhỏ hơn 240 mm thì tốc độ thay đổi của lực phanh và lực phanh riêng rất lớn, độ nhậy của PP và γ với Rbx cao, kết quả đo có thể sẽ không chính xác Do vậy nên chọn Rbx ≥ 240 mm (với bệ thử BST-150N, có Rcl = 92,5 mm; l = 412,7 mm;
hệ số bám của bệ ϕ = 0,50)
Mặt khác để ô tô đứng yên trên bệ thử khi phanh (điều kiện ổn định) thì: tgα ≥ ϕ [1]
Dùng công thức (5) xây dựng được đồ thị quan
hệ giữa tgα và Rbx ( hình 6) Từ đồ thị ta thấy rằng khi ϕ = tgα = 0,5 thì Rbxmax theo điều kiện
ổn định là 380 (mm)
Hình 6 Quan hệ giữa R bx vμ tgα
Z2
O1
θ
X2
G.sin θ G.cos θ hg
θ
Z 1
X t
a b
L
PP
700
650
600
550 500
180 210 240 270 300 330 370 400 Rbx(mm)
γ(%)
70
65
60
55 50
(KG)
0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400
180 210 240 270 300 330 370 400 tgα
Rbx( mm)
Trang 4Thực nghiệm kiểm tra phanh ô tô trên bệ
cũng cho thấy khi bán kính Rbx thử vượt kích
thước giới hạn (Rbx > Rbxmax), bánh xe kiểm tra
bị kéo lên (Q1= 0); lúc này lốp sẽ bị trượt với
con lăn sau, lực phanh báo trên đồng hồ
giảm
3 ảnh hưởng của hệ số bám ϕ
Từ phương trình (3) và (4) xây dựng đồ thị
biểu diễn quan hệ giữa lực phanh riêng với hệ
số bám ϕ (hình 7) Lực phanh riêng quan hệ
tuyến tính với hệ số bám ϕ điều đó hoàn toàn
chính xác vì quá trình thử phanh là quá trình
tĩnh
Hình 7 ảnh hưởng của hệ số bám ϕ
đến lực phanh riêng γ
4 Nhận xét
Lực phanh PP và lực phanh riêng γ phụ
thuộc vào bán kính bánh xe và hệ số bám
giữa con lăn và bánh xe
+ Khi bán kính bánh xe giảm lực phanh
và lực phanh riêng tăng Mặt khác bán kính
bánh xe lớn nhất bị giới hạn với từng loại bệ
thử theo điều kiện ổn định
Ví dụ: Với bệ BANZAI BST-150N; hệ số
bám của bệ thử ϕ = 0,5 thì bán kính bánh xe
kiểm tra 250 mm ≤ Rbx ≤ 380 mm
+ Hệ số bám ảnh hưởng nhiều đến trị số
lực phanh Vì vậy trong quá trình thử phanh
cần đặc biệt lưu ý đến tình trạng của lốp (độ
mòn của hoa lốp và áp xuất hơi trong lốp);
tình trạng tiếp xúc của con lăn với lốp (khô,
ướt, bẩn…); trạng thái bề mặt của con lăn (mòn, bong tróc lớp sơn …)
Tài liệu tham khảo
[1] Thí nghiệm ô tô PGS TS Cao Trọng Hiền,
TS Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện Trường ĐH
Giao thông vận tải, 1995
[2] Kết cấu tính toán ô tô máy kéo Nhà xuất bản Giao thông Vận tải,1984
[3] Lý thuyết ô tô máy kéo Nguyễn Hữu Cẩn và
các tác giả Nhà xuất bản KHKT, 1996
[4] Sử dụng - Lắp đặt - Điều chỉnh bệ thử phanh
γ(%)
0,70
0,60
0,50
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 ϕ
