THÍ NGHIỆM TÍNH CHẤT KHAI THÁC CỦA Ô TÔ

Thí nghiệm ô tô Nguyễn Thành Công-ĐH Giao thông Hình 4.1: Sơ đồ xác định hệ số cản lăn bằng phương pháp ô tô kéo ô tô 1- ô tô kéo; 2-ô tô thí nghệm; 3- lực kế Hệ số cản lăn f được xác

Trang 1

Thí nghiệm ô tô Nguyễn Thành Công-ĐH Giao thông

Chương 4 Thí nghiệm tính chất khai thác của ô tô

4.1 Xác định các hệ số tác động giữa ô tô và môi trường

bx

2MP

r

trong đó: rbx là bán kính làm việc trung bình của bánh xe Bán kính làm việc

Ô tô thí nghiệm 2 được kéo bằng một ô tô khác(ô tô 1) giữa hai ô tô có đặt lực kế

tự ghi 3 Để tránh ảnh hưởng của lực quán tính và lực cản không khí, làm thí nghiệm trong vùng vận tốc thấp (từ 2,77m/s đến 5,55m/s) Thí nghiệm được tiến hành trên

đường ngang

Trang 2

Hình 4.1: Sơ đồ xác định hệ số cản lăn bằng phương pháp ô tô kéo ô tô

1- ô tô kéo; 2-ô tô thí nghệm; 3- lực kế

Hệ số cản lăn f được xác định: Pk

fG

trong đó: Pk là lực chỉ trên lực kế tự ghi, N

G là trọng lượng ô tô thí nghiệm 2

Để tránh hiện tượng ô tô bị trườn nhanh về phía trước làm cho dây kéo trùng lại và chỉ số đo trên lực kế không ổn định, thí nghiệm trên đường dốc có độ dốc không lớn lắm (nhỏ hơn 0,5%) Phương trình cân bằng lực kéo có dạng:

Thí nghiệm trên đường nằm ngang ở bên lề đường cắm hai cọc cao 2m cách nhau 1m và đường nối chân của hai cọc thẳng góc với đường tâm của đường Cho ô tô chạy với vận tốc 5,55m/s Người quan sát ngồi trên ô tô theo dõi hai cọc Khi tầm mắt qua sát và hai cọc nằm trên đường thẳng ngắt hộp số(tách động cơ khỏi hệ thống truyền lực) để ô tô chạy theo quán tính cho đến khi dừng hẳn Đo quãng đường chạy theo quán tính S

Trang 3

Phương trình cân bằng động năng:

2

G.v

fGSg.2

trong đó: v là vận tốc của ô tô khi bắt đầu chạy theo quán tính, m/s

 là hệ sô tính đến các khối lượng quay của ô tô khi hộp số đã bị ngắt

bx 2 bx

J g1

r G

   hoặc  1, 040, 05i2h trong đó : Jbx là mô men quán tính của tất cả các bánh xe, Nms2

ih là tỷ số truyềncủa hộp số khi chưa ngắt hộp số,

g là gia tốc trọng trường, m/s2

Hệ số cản lăn được xác định:

2

vf2gS



4.1.1.2 Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm người ta xác định hệ số cản lăn trên bệ thử loại trống hoặc bệ thử loại đĩa

Hình4.3: Sơ đồ bệ thử loại trống (a), bệ thử loại đĩa (b)

Công suất tiêu hao do cản lăn được xác định:

Nf = Nđc – Nmph = Mđcđc – Mmphmph trong đó: Nf là công suất tiêu hao cho cản lăn

Nđc là công suất của động cơ điện

Nmph là công suất của máy phát

Mđc là mô men quay của động cơ

Mmph là mô men quay của máy phát

đc là vận tốc góc của động cơ điện

Trang 4

mph là vận tốc góc của máy phát

Công suất cản lăn có thể xác định theo biểu thức: Nf = Pfv = Pfđcrbx

trong đó: v là vận tốc tiếp tuyến tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với trống hay đĩa

trong đó : nđc là số vòng quay của động cơ điện

nmph là số vòng quay của máy phát

dc bx

Pf

a) Phương pháp dùng hai ô tô kéo nhau

Để xác định hệ số bám  dùng hai ô tô kéo nhau Khi thí nghiệm phanh cứng các

bánh xe của ô tô bị kéo đằng sau, do đó ô tô đằng sau bị kéo lê trên đường Chỉ số ở

lực kế tự ghi cho ta lực bám P Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường được xác định:

Cho ô tô chạy trên đường nằm ngang với tốc độ v rồi phanh ngặt và do quãng

đường phanh Sp Khi phanh ô tô có phương trình động năng như sau:

Trang 5

 là hệ số tính đến các trọng khối quay của ô tô

g là gia tốc trọng trường

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe Pp được xác định theo biểu thức: Pp = G

Ta có:

2 p

GvGS



 

4.1.2.2 Thử nghiệm trong phòng thí nghiệm

Trong phòng thí nghiệm người ta xác định hệ số bám  trên các bệ thử loại trống

và loại đĩa Trong trường hợp này cho bánh xe bi trượt quay trên con lăn hoặc trên đĩa của bệ thử Ta tăng dần mô men quay trên bánh xe, còn con lăn hoặc đĩa thì được hãm lại Đo mô men quay trên bánh xe M và biết được bán kính bán xe rbx và lực Qbx ép vào con lăn hoặc đĩa của bệ thử Hệ số bám được xác định:

3 lần ở mỗi tốc độ để lấy trung bình

F là diện tích cản chính diện của ô tô:

Trang 6

- đối với ô tô con: F = 0,78BoHo, m2

- đối với ô tô tải: F = B.Ho, m2

trong đó: B là chiều rộng cơ sở của ô tô, m

Bo là chiều rộng toàn bộ của ô tô, m

Ho là chiều cao toàn bộ của ô tô, m

b) Phương pháp cho ô tô xuống dốc dưới tác dụng của lực trọng trường

Biết được hệ số cản lăn f ta có thể xác định được hệ số cản không khí K bằng cách cho ô tô chạy xuống dốc dưới tác dụng của lực trọng trường Đoạn đường thí nghiệm cần có độ dài vừa đủ để cho ô tô bắt đầu chạy từ trên đầu dốc nhờ thành phần lực Pi và

sẽ đạt vận tốc ổn định do lực cản không khí và lực cản lăn Đoạn đường này thường không nhỏ hơn 500m Khi ô tô đạt vận tốc ổn định có phương trình cân bằng lực kéo:

c) Phương pháp dùng hai ô tô kéo nhau

Cho ô tô kéo ô tô thí nghiệm ở vận tốc cao 11,11m/s  16,66 m/s (hay 40km/h  60km/h) nhưng không lớn hơn 19,44m/s(70km/h) vì lúc này f bắt đầu phụ thuộc vào vận tốc v Khoảng cách giữa hai ô tô không nhỏ hơn 15m Phương trình cân bằng lực kéo có dạng: Pk = Pf + Pi + P

Trang 7

2 k

động cơ điện 2 làm việc sẽ làm quay cánh quạt 3 và sẽ tạo luồng không khí chạy qua ống khí động Tại chỗ đặt ô tô mẫu có đặt dụng cụ 6 để đo tốc độ dòng khí Dòng khí qua ống khí động sẽ đẩy lùi ô tô mẫu về phía sau Để cho ô tô mẫu trở về vị trí ban

đầu thì trên bàn cân 5 đặt thêm các quả cân Bàn cân 5 được nối với ô tô mẫu qua hệ thống ròng rọc Nhờ vậy trọng lượng các quả cân trên bàn cân 5 sẽ cân bằng lực của dòng không khí đẩy ô tô mẫu hay là lực cản không khí Thay đổi tốc độ của cánh quạt chúng ta sẽ có các tốc độ v khác nhau của dòng khí trong ống khí động và từ đó có các lực cản không khí khác nhau

Hình 4.4: Sơ đồ ống khí động 1-ống khí động; 2-động cơ điện; 3-quạt;4-mẫu ô tô thí nghiệm; 5 –cân;6- đồng hồ đo áp suất

Trang 8

Cần chú ý rằng ô tô mẫu trong ống khí động phải đồng dạng với ô tô thật chuyển

động trong môi trường thực tế Muốn thế phải đảm bảo chỉ tiêu đồng dạng nghĩa là

đảm bảo “ trị số Rây nôn” của hai trường hợp có giá trị như nhau Chỉ tiêu đồng dạng

thể hiện qua số Rây nôn theo biểu thức: R e vl

trong đó: Re là trị số Rây nôn

đảm bảo được điều kiện nói trên, cho nên hệ số cản không khí xác định trong ống khí

động cần phải đem so sánh với hệ số cản không khí xác định bằng thí nghiệm trên

Trang 9

- Chiều dài cơ sở Lo

- Khoảng cách đường tâm của bánh xe trước Bo1 và các bánh xe sau Bo2

Để xác định các kích thước nói trên cần phải đặt ô tô trên bề mặt nằm ngang có độ nhấp nhô cục bộ không quá 2 mm

Tùy theo từng kích thước, khi đo có thể dùng các dụng cụ như dây dọi, thước đo chiều dài, dụng cụ đo chiều cao loại quang học hoặc dụng cụ đo chiều cao loại thủy lực

Trang 10

Một số kích thước như chiều dài cơ sở Lo, chiều cao của ô tô H, khoảng cách giữa các đường tâm bánh xe Bo chịu ảnh hưởng của tải trọng, vì vậy khi đo cần xác định ở trạng thái không chất tải và ở trạng thái đầy tải

4.2.1.2 Các kích thước về bán kính bánh xe

Bán kính tự do của bánh xe: Khi đo bán kính tự do của bánh xe cần phải giữ áp suất của lốp đúng với quy định của nhà máy sản xuất Bán kính tự do được xác định nhờ dụng cụ thước cặp hoặc compas loại đặc biệt Bán kính được đo ở 2 hoặc 3 điểm (cách nhau khoảng 60 – 90o) trên chu vi ngoài cùng của lốp

Ngoài ra để tránh ảnh hưởng của sự méo lốp (lốp không tròn đều) người ta còn tiến hành đo chu vi của vòng tròn ngoài cùng của lốp rồi tính ra bán kính tự do của bánh xe Chu vi của lốp được đo bằng thước dây Sai số về bán kính xác định theo hai phương pháp đo như vậy không được vượt quá giới hạn về chính xác của phép đo Bán kính tĩnh của bánh xe: Được xác định ở trạng thái không tải và đầy tải Bán kính tĩnh được đo bằng thước cặp, thước dây, hoặc dụng cụ đo loại quang học

Bán kính lăn của bánh xe được xác định theo công thức: l

b

Sr2n

trong đó: S là quãng đường mà bánh xe thực tế đã đi qua

nb là số vòng quay của bánh xe thực tế

Như vậy để xác định bán kính lăn của bánh xe đo quãng đường thực tế S mà bánh

xe lăn và số vòng quay nb của bánh xe Quãng đường S có thể đo bằng thước đo chiều dài hoặc dụng cụ đo quãng đường, nb được đo bằng dụng cụ đếm số vòng quay loại

điện Bán kính lăn được xác định ở trạng thái xe không tải và đầy tải ứng với các tốc

độ khác nhau Đối với xe du lịch và xe khách thí nghiệm ở tốc độ 60, 80, 100 km/h, còn đối với ô tô tải 40, 60 km/h

Trang 11

Hình 4.7: Sơ đồ các thông số hình học liên quan đến tính cơ động

Khoảng sáng gầm xe K: được xác định khi ô tô chở đầy tải Tùy theo kết cấu của từng loại xe mà điểm thấp nhất có thể nằm ở các te, bánh đà, hoặc vỏ hộp số hoặc ở cầu trước hoặc cầu sau

Bán kính cơ động dọc 1: Để xác định bán kính cơ động dọc 1 cần phải vẽ đường bao (đường viền) phần gầm xe trong mặt phẳng dọc ở tỷ lệ 1:5 hoặc 1:10 rồi vẽ các vòng tròn tiếp tuyến với hai bánh xe trước và sau và đi qua điểm thấp nhất nào đấy của gầm xe Vòng tròn nào có bán kính lớn nhất thì bán kính ấy sẽ được chọn làm bán

kính cơ động dọc 1 của ô tô Bán kính cơ động dọc được xác định khi tải đầy

Bán kính cơ động ngang 2: Để xác định bán kính cơ động ngang 2 cần phải vẽ

đường bao (đường viền) phần gầm xe trong mặt phẳng dọc ở tỷ lệ 1:5 hoặc 1:10 rồi vẽ các vòng tròn tiếp xúc với phía trong của bánh xe bên phải và bên trái và đi qua điểm thấp nhất nào đấy của gầm xe Vòng tròn nào có bán kính lớn nhất thì bán kính ấy sẽ

được chọn làm bán kính cơ động ngang 2 của ô tô Bán kính cơ động ngang được xác

định khi tải đầy

Góc cơ động trước và góc cơ động sau: Được xác định khi ô tô chở đầy tải nhờ các thước đo góc

Góc cơ động trước và sau có ý nghĩa quan trọng khi ô tô đi qua cầu phà, đi qua rãnh, các hố sâu nhằm tránh va quệt đầu xe hoặc đuôi xe

Bảng 4.1: Các thông số hình học liên quan đến tính năng cơ động của ô tô có công thức bánh xe 4x2

Trang 12

4.2.1.4 Các thông số kích thước liên quan đến tính năng quay vòng

Các kích thước liên quan đến tính năng quay vòng gồm:

- Bán kính quay vòng của bánh xe phía ngoài cầu trước Rn khi góc quay tay lái cực đại

- Bán kính quay vòng của bánh xe phía trong của cầu sau Rt khi góc quay tay lái cực đại

- Các đoạn m và n đặc trưng cho những điểm có quỹ đạo nằm cách xa nhất quỹ đạo của hai bánh xe nói trên khi ô tô quay vòng với góc quay tay lái cực đại

Các kích thước nói trên cho chúng ta xác định được bán kính quay vòng nhỏ nhất của ô tô và xác định được các hành lang quay vòng của các bánh xe Hành lang quay

vòng của các bánh xe △R sẽ là số hiệu của hai bán kính Rn và Rtr (△R= Rn-Rtr) Còn

hành lang quay vòng nói chung của ô tô phải kể thêm kích thước m và n, tức là △Ro =

△R +m +n

Hình 4.8: Các kích thước liên quan đến tính năng quay vòng

Để đo được các kích thước Rn, Rtr , m, n thì cần phải thí nghiệm quay vòng ô tô trên mặt phẳng nằm ngang khi tay lái đánh ở góc quay cực đại Các vết bánh xe ngoài

ở cầu trướcvà bánh xe trong ở cầu sau cũng như quỹ đạo quay của các điểm A và B của vỏ ô tô để lại trên đường khi quay vòng cho phép ta xác định được các đại lượng

Rn, Rtr, m, n nhờ các dụng cụ đo chiều dài

Trang 13

Các thông số kích thước nói trên có thể xác định bằng cách vẽ ô tô ở trạng thái quay vòng với góc quay cực đại của tay lái theo tỉ lệ 1:5 hoặc 1:10, từ đó có thể xác

định các kích thước Rn, Rtr, m và n

4.2.2 Các thông số trọng lượng

4.2.2.1 Các loại trọng lượng của ô tô(SV Đọc tài liệu)

Người ta phân biệt các loại trọng lượng của ô tô như sau:

và chất lỏng ở hệ thống sưởi ấm ô tô, không có trọng lượng của nhiên liệu và dầu nhờn để bôi trơn động cơ và các cụm khác, không có trọng lượng dầu trong cường hóa lái, và trong hệ thống nâng hạ thủy lực (đối với xe ben), không có trọng lượng hộp dụng cụ cho người lái và không kể trọng lượng của bánh xe dự trữ Trong trọng lượng khô của ô tô bao gồm có trọng lượng dầu ở giảm chấn, dầu phanh, mỡ bôi trơn cơ cấu lái, mỡ bôi trơn moay ơ bánh xe và bôi trơn các khớp truyền động cũng như trọng lượng của dung dịch điện phân ở ắc quy Trọng lượng khô của ô tô dùng để đánh giá kết cấu của ô tô về mặt sử dụng kim loại cũng như sử dụng các nguyên liệu khác dể chế biến chiếc ô tô đó Đối với trọng lượng khô không cần xác định trọng lượng khô phân bố ra trục trước và trục sau vì nó không có ý nghĩa kỹ thuật

Trọng lượng bản thân của ô tô là trọng lượng khi ô tô được nạp đầy đủ nhiên liệu, dầu bôi trơn, dầu trong các hệ thống làm việc và được trang bị đầy đủ cho sử dụng nhưng chưa chất tải Nói tóm lại trọng lượng bản thân của ô tô là trọng lượng đã sẵn sàng cho việc sử dụng, còn gọi là trọng lượng ô tô khi không tải Phần nạp gồm có nhiên liệu, nước làm mát động cơ và chất lỏng để sưởi ấm vỏ ô tô, dầu nhờn ở các te

Trang 14

động cơ và ở các cụm khác, dầu ở cường hoá lái, dầu ở hệ thống nâng hạ thủy lực v v Phần các trang bị khác cho ô tô gồm hộp dụng cụ, bánh xe dự trữ, xích chống trượt bánh xe v v Nhờ bàn cân ô tô sẽ xác định được trọng lượng bản thân của toàn bộ ô tô và trọng lượng bản thân phân bố ra trục trước và trục sau Khi xác

định trọng lượng bản thân phân bố ra trục trước ( bánh xe ở cầu trước) hoặc trục sau (bánh xe ở cầu sau) thì chỉ cần đặt bánh xe ở trục cần đo lên mặt bàn cân còn các bánh xe ở trục khác phải nằm ngoài mặt bàn cân

Trọng lượng toàn bộ của ô tô là trọng lượng khi ô tô được nạp và trang bị đầy đủ ở trạng thái tải đầy, nghĩa là trọng lượng toàn bộ của ô tô bằng tổng trọng lượng của bản thân và trọng tải có ích, người ta còn gọi là trọng lượng khi ô tô đầy tải Khi xác định trọng lượng toàn bộ của ô tô phải kể đến trọng lượng của người lái xe và trọng lượng của người phục vụ theo xe Trọng lượng toàn bộ của ô tô và trọng lượng toàn bộ phân

bố ra trục trước và trục sau được xác định nhờ bàn cân ô tô

Để đảm bảo độ chính xác khi cân thì mặt bàn cân và mặt đường ô tô đi vào hoặc

đi ra khỏi bàn cân phải nằm trong một mặt phẳng, điều này có ý nghĩa quan trọng khi xác định tải trọng tác dụng lên một trục trước hoặc trục sau, vì khi đó bánh xe ô tô ở một trục nào đó sẽ nằm trên mặt bàn cân và bánh xe ô tô ở trục khác sẽ nằm trên mặt

đường đi vào hoặc đi ra khỏi bàn cân Khi cân để xác định trọng lượng cần phải tắt

động cơ để tránh các rung động ảnh hưởng đế kết quả cân Các thông số và kích thước của bàn cân ô tô được trình bày ở bảng 4.2

Trang 15

4.2.2.2 Xác định tọa độ trọng tâm của ô tô

Vị trí trọng tâm của ô tô ảnh hưởng nhiều đến tính ổn định của ô tô khi chuyển

động đường dốc và nó được đặc trưng trên đường dốc và nó được đặc trưng bằng ba thông số như sau:

a- khoảng cách từ trọng tâm đến trục trước theo phương nằm ngang

b- khoảng cách từ trọng tâm đến trục sau theo phương nằm ngang

hg- chiều cao trọng tâm, tức là khoảng cách từ trọng tâm đến mặt đường Sau khi cân ô tô trên bàn cân chúng ta xác định được trọng lượng của ô tô G, và trọng lượng phân ra trục trước G1 cũng như trọng lượng phân ra trục sau G2 Từ đó có thể xác định các đại lượng a và b như sau:

trong đó : L là chiều dài cơ sở của ô tô

Để xác định chiều cao trọng tâm hg của ô tô người ta dùng phương pháp cân ô tô ở

vị trí nằm nghiêng:

Hình 4.9: Sơ đồ đặt ô tô ở vị trí nằm nghiêng để xác định chiều cao trọng tâm

Các bánh trước được đặt trên bệ cao, còn các bánh sau nằm trên bề mặt của bàn

cân Ô tô nằm nghiêng với mặt phẳng nằm ngang một góc  Bàn cân chỉ trọng lượng của ô tô tác dụng lên trục sau Z2 ở trạng thái ô tô nằm nghiêng Phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng lên ô tô đối với trục của các bánh xe trước:

Z2Lcos - G(acos+hosin) =0 (2)

Trang 16

trong đó : Z2- trọng lượng tác dụng lên các bánh xe đặt trên bàn cân

(đo được khi thí nghiệm)

ho- khoảng cách từ trọng tâm đến mặt phẳng đi qua các trục bánh xe

Từ phương trình (2) ta xác định được chiều cao ho

2 o

Khi thí nghiệm thì tiến hành đặt ô tô ở vị trí nằm ngiêng với góc  nhỏ hơn 10-15o

để giảm ảnh hưởng của sự thay đổi độ võng của hệ thống treo khi ô tô nằm nghiêng so với độ võng khi nằm ngang Để tăng độ chính xác khi thí nghiệm thường chêm cứng

hệ thống treo lại và bơm lốp căng đến mức tối đa

Thí nghiệm được tiến hành lặp đi lặp lại 3 lần rồi lấy giá trị trung bình

4.2.2.3 áp suất của lốp trên mặt đường(SV Đọc tài liệu)

Thông số này có ý nghĩa quan trọng để bảo vệ mặt đường khỏi bị hư hỏng và mặt

đường chỉ có thể chịu đựng một áp suất nhất định, nếu áp suất của lốp trên mặt đường quá mức cho phép sẽ gây lên rạn nứt hoặc vỡ bề mặt đường

Khi thí nghiệm thì ô tô được lắp lốp mới đã qua chạy rà và đảm bảo áp suất quy

định trong lốp Lốp phải được lau sạch và ô tô được chất tải đầy Ô tô được đặt trên mặt đường nằm ngang rồi dùng kích để nâng bánh xe tách khỏi mặt đường Dùng sơn bôi lên bề mặt lốp ở hai vị trí: một ở vị trí mặt lốp ứng với vị trí của van bơm không khí, còn một vị trí khác nằm cách 90o so với vị trí nói trên

Đặt tờ giấy trắng trên mặt đường ngay dưới bánh xe đã được nâng lên Sau đó hạ

từ từ bánh xe xuống tiếp xúc với mặt đường và bánh xe sẽ để lại vết tiếp xúc trên mặt

tờ giấy, tiếp đó dùng kích nâng bánh xe lên và rút tờ giấy ra rồi dùng bút chì khoanh

đường viền của diện tích tiếp xúc Dùng thước đo diện tích để xác định diện tích S của vết tiếp xúc này

Trang 17

Từ đó có thể xác định áp suất của lốp trên mặt đường q như sau:

bx

GqS

trong đó: Gbx - trọng lượng tác dụng lên bánh xe đang thí nghiệm

S - diện tích tiếp xúc của lốp với mặt đường

Thí nghiệm làm ở hai vị trí đã bôi sơn nói trên và mỗi vị trí tiến hành đo 3 lần lấy giá trị trung bình

4.2.2.4 Xác định mô men quán tính của ô tô

Mô men quán tính của các chi tiết ô tô thường xác định không phải bằng tính toán

mà bằng con đường thực nghiệm Trong thực nghiệm thường dùng phương pháp “lắc” hoặc phương pháp dao động xoắn để xác định mô men quán tính

a) Xác định mô men quán tính của khối lượng treo của ô tô

Hình 4.9: Sơ đồ để xác định mô men quán tính phần được treo của ô tô

Trên hình là sơ đồ thí nghiệm để xác định mô men quán tính của khối lượng treo của ô tô đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm O của nó Bánh xe của một trục cùng với hệ thống treo được chêm cứng được đặt trên gối tựa đặc biệt Bánh xe này

được bơm với áp suất cao Còn các bánh xe ở trục khác cùng với hệ thống treo của nó

được thay bằng lò xo 1 có độ cứng thấp Tần số dao động sinh ra khi lắc ô tô quanh trục được ghi bằng dao động ký

Mô men quán tính J’ của khối lượng được treo của ô tô đối với trục lắc đi qua O1

được xác định theo biểu thức:

2 2 '

2

cl TJ

4



trong đó: c là độ cứng của lò xo, mà trên lò xo đó phát sinh sự rung động

T là chu kỳ của một dao động

Trang 18

l là khoảng cách từ trục lắc đến đường tâm là xo 1

Mô men quán tính J của khối lượng được treo của ô tô đối với trục đi qua trọng tâm của nó được xác định theo biểu thức:

J = J’ - mR2



2 2

Từ công thức chúng ta có thể xác định mô men quán tính J của phần được treo của

ô tô đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm của nó khi biết độ cứng c của lò xo, khối lượng m, khoảng cách R và chu kỳ dao động T (chu kì dao động có thể xác định qua tần số dao động đo được khi thí nghiệm)

b) Xác định mô men quán tính của ô tô trên bệ thử có tấm phẳng lắc (rung) 1

Hình 4.10: Sơ đồ thí nghiệm để xác định mô men quán tính của ô tô

Trên hình là phương pháp xác định mô men quán tính của ô tô trên bệ thử có tấm phẳng lắc (rung) 1

Mô men quán tính Jo của ô tô đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm của ô tô

Trang 19

Mô men quán tính Jo của tấm phẳng lắc 1 đối với trục nằm ngang đi qua trọng tâm

O’ của nó xác định như sau:

Như vậy muốn xác định được mô men lực quán tính của ô tô chúng ta cần đo tần

số dao động no khi lắc ô tô cùng với tấm phẳng 1 trên bệ thử và đo tần số dao động nt.pkhi lắc tấm phẳng 1 mà không có ô tô, từ đó chúng ta có thể xác định chu kì T0 và Tt.pnhư sau:

0 o

60Tn

 ; t.p

t.p

60T

Trang 20

4.3 Xác định chất lượng phanh ô tô

4.3.1 Những chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh ô tô(SV tự đọc)

Hệ thống phanh làm việc tốt hay xấu được thể hiện qua chất lượng của quá trình phanh Chất lượng của quá trình phanh thể hiện hiệu quả phanh và tính ổn định hướng của ô tô khi phanh Để đánh giá hiệu quả phanh người ta dùng các chỉ tiêu sau:

Quãng đường phanh:

2 min

vS

2 g





 Gia tốc chậm dần khi phanh jmax g

trong đó:  là hệ số tính đến ảnh hưởng các khối lượng quay của ô tô

v là vận tốc của ô tô lúc bắt đầu phanh  là hệ số bám của xe với mặt đường

g là gia tốc trọng trường

Mp là mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh đặt ở các bánh xe

rb là bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Quãng đường phanh là chỉ tiêu dùng nhiều nhất vì nó có ý nghĩa trực quan, người lái xe dễ nhận biết Chỉ tiêu quãng đường phanh và gia tốc chậm dần khi phanh là chỉ tiêu được dùng ở nhiều nước để đánh giá hiệu quả phanh khi thử ô tô trên đường Chỉ tiêu lực phanh ở bánh xe thường được dùng để đánh giá hiệu quả phanh khi thử ô tô trên bệ thử

Như vậy thực tế thường dùng một trong ba chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh là quãng đường phanh hoặc gia tốc chậm dần khi phanh hoặc lực phanh ở bánh xe Còn chỉ tiêu thời gian phanh chỉ dùng trong nghiên cứu khoa học

Trang 21

Cần chú ý rằng các chỉ tiêu nói trên về hiệu quả phanh đều có giá trị ngang nhau (giá trị tương đương), nghĩa là khi đánh giá hiệu quả phanh của ô tô chỉ cần dùng một trong các chỉ tiêu ấy

Để đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh, người ta dùng chỉ tiêu góc lệch  khi phanh hoặc quy định hành lang cho phép mà cuối quá trình phanh ô tô phải nằm trong hành lang đó

Bảng 4.3 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nước

Tùy theo sự phát triển về công nghệ ô tô và trình độ cung cấp trang thiết bị để thử

ô tô mà mỗi nước thừa nhận một số chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của phanh cho nước mình Trên bảng 4.3 trình bày các chỉ tiêu được thừa nhận để đánh giá hiệu quả phanh

Trang 22

- Trước khi thí nghiệm các tổng thành của ô tô được hâm nóng sơ bộ bằng cách cho ô tô chạy với tốc độ (0,8 – 0,9)vmax trong 1h, ô tô có tải trọng

Chế độ I: Chế độ thử phanh nóng, nghĩa là phanh được rà nhiều lần cho đến khi nhiệt độ trống phanh lớn hơn 100oC rồi mới đem thử Gồm hai giai đoạn:

- Giai đoạn sơ bộ: để đốt nóng cơ cấu phanh Tiến hành phanh từ 15 – 20 lần từ tốc độ 0,8vmax đến 0,4vmax với gia tốc 3m/s2 thời gian giữa các lần phanh từ 45 – 60s

ở cuối giai đoạn này cơ cấu phanh của ô tô con phải có nhiệt độ 250 –2700C, ô tô tải

có tải trọng trung bình 170 – 2000C Giai đoạn sơ bộ cũng có thể tiến hành trên

đường dốc 7% chiều dài 1,7 km, dùng hệ thống phanh để duy trì tốc độ ô tô không đổi 40km/h

- Giai đoạn chính: được tiến hành như đối với thí nghiệm nhóm “O” không được chậm hơn 45s sau khi giai đoạn sơ bộ kết thúc

Chế độ II: Chế độ thử phanh để đánh giá sự giảm của mô men phanh khi phanh lâu trên đường dốc dài, trống phanh nóng trong thời gian dài:

Trang 23

- Trong giai đoạn sơ bộ: ô tô phanh liên tục trên dốc dài 6km có độ dốc 6% với tốc

độ 30  5 km/h Hoặc dùng phương pháp kéo ô tô với một lực bằng thành phần Gsin khi ô tô xuống dốc ở cuối giai đoạn sơ bộ cơ cấu phanh rất nóng

- Giai đoạn chính: tương tự nhóm “O” sau giai đoạn sơ bộ không chậm hơn 45s

4.3.2.2 Các thiết bị dùng cho thí ngiệm phanh ô tô trên đường

a) Súng phun để đo quãng đường phanh

Để xác định được quãng đường phanh cần phải đánh dấu được vị trí của ô tô ứng với lúc người lái bắt đầu đạp lên bàn đạp phanh Thiết bị đánh dấu này được gọi tên là

“súng phun” Súng phun có thể làm việc trên nguyên lý phun chất lỏng hoặc trên nguyên lý phun bằng thuốc nổ

Nguyên lý phun bằng chất lỏng có nhược điểm là áo suất phun không cao và quán tính của cơ cấu lớn cho nên độ chính xác thấp Điểm đánh dấu trên đường không rõ và không hội tụ

Súng phun làm việc trên nguyên lý phun chất nổ, nhờ có áp suất khi nổ lớn cho nên độ chính xác cao, điểm đánh dấu trên mặt đường hội tụ tốt và rất rõ Súng phun

có gồm có đầu phun 1, trong đầu phun chứa viên thuốc nổ và chất đánh dấu Đầu phun được gắn với thanh 3 Thanh 3 có thể chuyển động lên xuống trong bộ phận kẹp chất lỏng bằng các bu lông, ở đầu phun có nến đánh lửa 2 Nến đánh lửa được nói bằng dây dẫn 6 với bộ tăng điện thế 5 Bộ tăng điện thế 5 được gắn vói bộ kẹp chặt 4

Bộ tăng điện thế được cung cấp điện từ ắc quy thông qua dây dẫn 6 Nhờ có bộ phận kẹp chặt 4 ta có thể lắp súng phun một cách dễ dàng trên ô tô ở vị trí thuận lợi và nhờ

có thanh 3 ta có thể điều chỉnh khoảng cách giữa đầu súng phun và bề mặt đường bằng cách cho thanh 3 dịch chuyển trong bộ phận kẹp chặt 4 Bộ phận điện thế 5 nhằm mục đích nâng cao hiệu điện thế để tạo tia lửa ở nến đánh lửa Khi làm thí nghiệm người lái xe đạp chân lên bàn đạp phanh sẽ đóng cặp tiếp điểm nối kín mạch

điện và ở nến điện sẽ phát sinh tia lửa điện làm cháy thuốc nổ gây áp suất lớn đẩy chất

đánh dấu xuống mặt đường với tốc độ rất lớn Nhờ thế đánh dấu được chính xác vị trí của súng phun trên xe ( tức là của xe) ở thời điểm bắt đầu phanh Khoảng cách đo

được từ vị trí đánh dấu trên mặt đường tới vị trí của súng phun ở cuối quá trình phanh

Trang 24

lúc xe dừng hẳn sẽ cho ta quãng đường phanh Đầu súng phun càng sát mặt đường thì

độ chính xác càng cao Thường người ta đặt đầu súng phun cách mặt đường 100m

Hình4.11 Súng phun để đánh dấu thời điểm bắt đầu phanh

Ngoài việc dùng súng phun người ta có thể dùng bánh xe sô 5 để đo quãng đường phanh nhờ qua máy dao động ký

b) Bánh xe số 5

Bánh xe số 5 dùng để đo quãng đường phanh và tốc độ lúc bắt đầu phanh Bánh xe

số 5 là bánh xe được gắn thêm vào ô tô mà trên đó có đặt cảm biến để đo tốc độ của ô tô lúc bắt đầu phanh và cảm biến đóng mở (bộ tiếp điểm) để xác định quãng đường phanh của ô tô Trên hình 4.12 trình bày bánh xe sô 5 và lắp đặt nó với ô tô

được quãng đường phanh

Trang 25

Việc xác định tốc độ phanh và quãng đường phanh còn có thể nhờ các đồng hồ hiện số

Trên máy ghi sóng thường có bộ phận để đánh dấu thời gian Như vậy khi dùng bánh xe 1 với máy ghi sóng có thể xác định quãng đường phanh, tốc độ khi bắt đầu phanh và thời gian phanh Cả ba thông số này đều được ghi cùng một lúc trên máy ghi sóng

Cần chú ý rằng khi kiểm tra ô tô định kỳ, tốc độ bắt đầu phanh được xác định nhờ

đồng hồ tốc độ gắn trên ô tô Xác định tốc độ bằng bánh xe số 5 thường được dùng trong điều kiện nghiên cứu khoa học

Dùng bánh xe số 5 để xác định tốc độ bắt đầu phanh đảm bảo độ chính xác cao, là vì bánh xe số 5 khống có tải trọng tác dụng lên nó, do đó bán kính xe số 5 không bị thay đổi trong quá trình phanh và từ đó xác định tốc độ bắt đầu phanh được chính xác Nhờ sự phát triển nhanh chóng các lĩnh vực điện từ và tin học, hiện nay đã chế tạo

được các thiết bị hiện đại để đo tốc độ bắt đầu phanh, đo lực tác dụng lên bàn đạp phanh, đo quãng đường phanh, đo giảm tốc khi phanh, đo thời gian phanh, đo góc lệch ô tô khi phanh cùng một lúc và ghi lại được trên giấy Điều này tạo điều kiện thuận lợi cho nghiên cứu chất lượng quá trình phanh khi thử phanh trên đường Thiết

bị như vậy đã xuất hiện ở nước ta như dùng cảm biến Datron-286 của Đức và máy tính Dewetron-3000 của áo để đo được các đại lượng kể trên của quá trình phanh c) Các thiết bị để đo gia tốc chậm dần khi phanh

Để đo gia tốc chậm dần khi phanh có thể dùng giảm tốc kế loại con lắc (hình 4.13) hoặc giảm tốc kế loại thủy ngân (hình 4.14)

Giảm tốc kế loại con lắc có kết cấu đơn giản, nó gồm con lắc 1 được treo trong một vỏ hộp kín bằng nhựa 2 Khi phanh do có lực quán tính làm cho lắc nghiêng đi một góc và kim chỉ của gia tốc kế cũng nghiêng theo Gia tốc càng lớn thì con lắc nghiêng càng nhiều Trên vỏ nhựa 2 có thang chia độ để chỉ gia tốc theo m/s2 Thân của gia tốc kế có các núm cao su 3 hình côn dùng để gắn gia tốc kế vào mặt phẳng của vỏ ô tô mà chúng ta muốn đo gia tốc Khi ấn mạnh các núm cao su hình côn 3 vào

bề mặt phẳng của ô tô thì dưới núm cao su sẽ là chân không, do đó ở phía ngoài của núm cao su sẽ có áp suất khí trời

Trang 26

Hình 4.13 Giảm tốc kế loại con lắc để đo gia tốc chậm dần khi phanh

ép các núm cao su miết chặt vào mặt phẳng của ô tô, nhờ vậy mà giảm tốc kế

được gắn chặt vào thân ô tô Khi thử thì giảm tốc kế phải lắp đặt sao cho con lắc nằm

ở vị trí thẳng đứng và kim chỉ lúc đầu đúng vào vạch 0 Giảm tốc kế loại con lắc cho phép đo gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

Trên hình 4.14 trình bày giảm tốc kế loại thủy ngân Nó gồm bởi những ống thông nhau ở dưới có chứa thủy ngân và phía trên có chứa chất lỏng có màu Các ống thủy tinh được đặt trong một vỏ hộp có mặt kính và đặt trên ô tô ở tư thế nằm nghiêng Khi

có giảm tốc thì thủy ngân ở bình 1 sẽ di chuyển từ ống này sang ống kia và làm dịch chuyển mức chất lỏng ở các mống nghiêng Sự dịch chuyển chất lỏng càng nhiều khi giảm tốc càng lớn Dịch chuyển chất lỏng trên ống 3 chỉ giảm tốc và trên ống này có thang đo đên 8m/s2 ống 2 dùng để đo gia tốc và trên ống này cũng có thang đo khắc theo m/s2 Tiết diện ống 2 nhỏ hơn ống 3 ở phía dưới của bình thông nhau 1 có phần thắt lại (tiết diện nhỏ đi) với mục đích giảm chấn khi khối thủy ngân dịch chuyển Bình dự trữ 5 nhằm mục đích giảm ảnh hưởng của sự thay đổi nhiệt độ Hai ống 2 và

3 được thông với nhau bằng một ống rất nhỏ 4 để khi ô tô không hoàn toàn nằm trên mặt phẳng ngang thì chất lỏng có màu vẫn nằm ở mức ngang nhau tương ứng với vạch

số 0

Giảm tốc kế loại thủy ngân cho phép đo gia tốc chậm dần cực đại khi phanh (chỉ

số trên ống 3) hoặc đo gia tốc của ô tô ( thí dụ khi khởi động hoặc khi chạy với gia tốc) theo chỉ số trên ống 2

Để ghi lại giảm tốc trong suốt quá trình phanh người ta đã chế tạo giảm tốc ký

Trang 27

Hình 4.14 Giảm tốc kế loại thủy ngân

Nó gồm có trọng khối 2 khoảng 5kg được đặt trên bốn lò xo tấm thẳng đứng 3 và chỉ có thể chuyển dịch theo một hướng Trên trọng khối 2 có gắn kim chỉ 4 có mực để ghi sự dịch chuyển của trọng khối khi có giảm tốc lên trên băng giấy chuyển động 5 Băng giấy chuyển động trong khoảng tốc độ 10 – 30m/s Trên băng giấy có ghi vạch thời gian nhờ một bộ phận ghi thời gian Để xác định vị trí ban đầu (vị trí 0) của kim chỉ 4 có bố trí lò xo kéo 6 Trên thiết bị có bố trí giảm chấn loại không khí để làm êm dịu chuyển động của trọng khối 1 Giảm chấn 1 là ống cao su có dạng đèn xếp và có

lỗ nhỏ Giảm tốc ký cho phép ghi giản đồ phanh trong quá trình phanh

4.3.3 Thí nghiệm phanh trên bệ thử

Khi thí nghiệm phanh trên bệ thử người ta xác định lực phanh hoặc mô men phanh sinh ra ở các bánh xe và sự không đồng đều lực phanh hoặc mô men phanh trên cùng một trục Ngoài ra bệ thử còn cho phép đo thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh ở từng bánh xe

Bệ thử phanh có loại tấm trượt và loại con lăn Loại tấm trượt hiện nay không dùng vì nó đòi hỏi diện tích lớn và phải có quãng đường để ô tô chạy vào bệ thử với vận tốc 3,33m/s (12km/h)

Khi phanh thử trên bệ trong kiểm tra định kỳ thì tổng lực phanh ở các bánh xe phải lớn hơn hoặc bằng 50% trọng lượng của ô tô và độ sai lệch lực phanh trên cùng một trục không được vượt quá 29% so với lực phanh lớn nhất ở trên trục đó

Trang 28

Để giảm tiêu hao công suất trong kiểm tra phanh định kỳ (vì kiểm tra phanh định

kỳ được tiến hành đại trà cho tất cả ô tô đang lưu hành trong sử dụng và số lượng này

là rất lớn) thì tốc độ tiếp tuyến của các con lăn (tương ứng với tốc độ chuyển động tịnh tiến của ô tô) thường có giá trị thấp từ 4-6km/h

4.3.3.1 Bệ thử con lăn tốc độ chậm: Để đo lực phanh

Khi thử phanh trên bệ thử con lan tốc độ chậm, lực phanh được xác định riêng cho từng bánh xe Hiệu quả phanh được xác định theo gia tốc phanh tương đối:

Pi

Pz

G

trong đó: PPilà tổng lực phanh PPi trên các bánh xe

G là trọng lượng toàn bộ ô tô

Căn cứ vào trị số lực phanh được đo trên các bánh xe và cầu ta đánh giá sự phân

bố lực phanh giữa bên trái và bên phải xe Lự phanh tổng hợp được xác định khi trên

đường thỏa mãn:

PP = PPi

Hình 4.15 Sơ đồ bệ thử loại con lăn để thử phanh

1 - bánh xe; 2 - con lăn sau; 3 - con lăn trước; 4 - động cơ điện dẫn động và hộp giảm tốc độ; 5 - cánh tay đòn mô men; 6 - cảm biến; 7 - truyền tín hiệu ra hệ thống đo; 8 - đồng hồ đo; P p - lực phanh trên các bánh xe tác dụng ngược chiều với lực chủ động F k ; G k - tải trọng phân bố lên

bánh xe

Trang 29

4.3.3.2 Bệ thử con lăn cao tốc: để đo quãng đường phanh

Bệ thử con lăn cao tốc có điều kiện thử gần với điều kiện thực tế trên đường

Hình4.16 Bệ thử con lăn quán tính để đo hiệu quả phanh

1 - đai dẫn động; 2 - cảm biến xung(quãng đường phanh); 3 - tốc kế (vận tốc chuyển động); 4 - cặp

con lăn; 5 - bánh đà; 6 - động cơ điện dẫn động; 7 - bánh xe ô tô; 8 - ly hợp

Khi đo hiệu quả phanh trên bệ thử quán tính cần căn cứ vào quan hệ sau:

Ô tô chuyển động trên đường với vận tốc cho trước có động năng:

ở đây: m là khối lượng của ô tô

JKlà tổng các mô men quán tính khối lượng của bánh xe

K là vận tốc góc của bánh xe

vo là vận tốc lúc bắt đầu phanh

Quãng đường phanh khi phanh trên đường ở vận tốc ban đầu là:

2 0 P pd

vS2j

Định dạng
Số trang	58
Dung lượng	1,07 MB