Khảo sát và tính toán động lực học hệ thống dẫn động phanh ô tô bằng thủy lực

Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài là sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá chất lượng và hiệu quả của hệ thống dẫn động phanh ô tô trong quá trình thiết kế, từ đó chúng ta có thể

MỤC LỤC

LỜI CAM ĐOAN 4

MỞ ĐẦU 5

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ 8

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 10

1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu chung của hệ thống phanh 10

1.1.1 Công dụng 10

1.1.2 Phân loại hệ thống phanh 10

1.1.3 Yêu cầu chung của hệ thống phanh 11

1.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống 12

1.2.1 Sơ đồ cấu tạo 12

1.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy lực 13

1.3 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh thủy lực một số xe 14

1.3.1 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực được áp dụng trên xe MAZDA 6 14

1.3.2 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên xe NISSAN – TERRANO có ABS 15

1.3.3 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên xe TOYOTA – VIOS 15

1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực 16

1.4.1 Ưu điểm 16

1.4.2 Nhược điểm 16

1.5 Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu hệ thống phanh 16

1.5.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh 16

1.5.2 Bản chất của việc nghiên cứu quá trình phanh 19

1.5.3 Những nghiên cứu đối với hệ thống phanh 21

CHƯƠNG II: PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH THỦY

LỰC 24

2.1 Các tính chất cơ bản của chất lỏng công tác 24

2.1.1 Khối lượng riêng và trọng lượng riêng 24

2.1.2 Tính nhớt 24

2.1.3 Tính dãn nở theo nhiệt độ 25

2.1.4 Tính chịu nén 25

2.1.5 Tính đàn hồi của hệ thống thủy lực 27

2.2 Các mô hình mô phỏng 27

2.2.1 Mô hình truyền sóng 28

2.2.2 Mô hình đàn hồi 29

2.2.3 Mô hình không đàn hồi 29

2.3 Mô hình đàn hồi hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực 29

2.3.1 Phương trình chuyển động 30

2.3.2 Phương trình dòng chảy chất lỏng 32

2.2.3 Phương trình lưu lượng 36

CHƯƠNG III: KHẢO SÁT HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC TRÊN Ô TÔ DU LỊCH 38

3.1 Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực 38

3.2 Sơ đồ mô phỏng 39

3.3 Phương trình toán học mô tả quá trình hoạt động của hệ thống 40

3.3.1 Phương trình mô tả hệ thống phanh cầu sau 41

3.3.2 Phương trình mô tả hệ thống phanh cầu trước 46

3.4 Thiết lập hệ phương trình của mô hình rút gọn 52

3.4.1 Phương trình mô hình rút gọn hệ thống phanh cầu sau 53

3.4.2 Phương trình mô hình rút gọn hệ thống phanh cầu trước 54

3.5 Phương pháp giải hệ phương trình vi phân 56

3.5.1 Giới thiệu về phần mềm Matlab – Simulink 56

3.5.2 Sơ đồ mô phỏng bằng phần mềm Simulink 58

3.6 Kết quả giải hệ phương trình vi phân mô tả hệ thống 60

3.6.1 Kết quả tại hệ thống dẫn động phanh cầu sau 61

3.6.2 Kết quả tại hệ thống dẫn động phanh cầu trước 64

3.6.3 So sánh sự biến thiên áp suất và dịch chuyển giữa bánh xe cầu trước và cầu sau 66

3.7 Kết luận 68

CHƯƠNG IV: KHẢO SÁT CÁC THÔNG SỐ ẢNH HƯỞNG ĐẾN CHẤT LƯỢNG LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH 70

4.1 Các yếu tố ảnh hưởng chất lượng làm việc của hệ thống phanh 70

4.1.1 Khảo sát ảnh hưởng của độ nhớt chất lỏng 70

4.1.2 Khảo sát ảnh hưởng của độ cứng quy đổi 73

4.1.3 Khảo sát ảnh hưởng của đường kính ống dẫn dầu phanh (d) 75

4.2 Kết luận 77

KẾT LUẬN 78

1 Kết luận 78

2 Hướng phát triển của đề tài 79

TÀI LIỆU THAM KHẢO 80

LỜI CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan:

- Những số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chƣa hề đƣợc sử dụng để bảo vệ trong một học vị nào

- Mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận văn này đã đƣợc cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn đều đã đƣợc chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả

Đặng Văn Tú

MỞ ĐẦU

Hiện nay ngành công nghiệp ô tô trên thế giới nói chung và ở Việt Nam nói riêng đã và đang có những bước phát triển mạnh mẽ Ô tô được sử dụng rộng rãi trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân như giao thông vận tải, nông nghiệp, công nghiệp, xây dựng, quốc phòng,… Để đáp ứng được xu thế đó, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam đã ra đời Hàng loạt các cơ sở, công ty liên doanh sản xuất, lắp ráp được thành lập nhằm cung cấp cho thị trường những loại ô tô có kết cấu, tải trọng và giá thành hợp với yêu cầu của thị trường trong nước

Khi thiết kế, chế tạo một chiếc ô tô mới, ngoài việc lựa chọn kết cấu, mẫu mã, chủng loại, giá cả,…của ô tô và thị hiếu của thị trường thì một trong những quan tâm hàng đầu là tính năng an toàn khi chuyển động của ô tô Tính năng an toàn được thể hiện rõ rệt nhất ở sự làm việc của hệ thống phanh

Hệ thống phanh là hệ thống an toàn chủ động của ô tô, dùng để giảm tốc độ hay dừng và đỗ ô tô trong những trường hợp cần thiết Nền công nghiệp ô tô đang ngày càng phát triển mạnh, số lượng ô tô tăng nhanh, mật độ lưu thông trên đường ngày càng lớn Các xe ngày càng được thiết kế với công suất cao hơn, tốc độ chuyển động nhanh hơn thì yêu cầu đặt ra với hệ thống phanh cũng càng cao và nghiêm ngặt hơn Một ô tô có hệ thống phanh tốt, có độ tin cậy cao thì mới có khả năng phát huy hết công suất, xe mới có khả năng chạy ở tốc độ cao, tăng tính kinh

tế nhiên liệu, tính an toàn và hiệu quả vận chuyển của ô tô

Theo thống kê của các nước thì tai nạn giao thông đường bộ có đến 60-70%

sự cố do con người gây ra, 10-15% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và 20-30% do đường xá xấu Trong nguyên nhân hư hỏng do máy móc và trục trặc về

kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau: phanh chân 52,2-74,4%, phanh tay 4,9-16,1%, lái 4,9-19,2%, chiếu sáng 2,3-8,7%, bánh

xe 2,5-10%, các hư hỏng khác 2-18,2% Ở Việt Nam tai nạn giao thông ngày một gia tăng cả về số vụ và tính chất nguy hiểm

Năm 2005 2006 2007 2008

Số người chết( người ) 11200 12300 14600 15740

Số người bị thương( người ) 11840 12140 12410 12780

Với các số liệu nêu trên thấy rằng có nhiều nguyên nhân khách quan nhưng

rõ ràng là công nghệ an toàn chưa đạt hiệu quả mong muốn, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên

Xuất phát từ những lý do nêu trên luận văn đề ra nhiệm vụ: “Khảo sát và

tính toán động lực học hệ thống dẫn động phanh ô tô bằng thủy lực”

Cơ sở khoa học và thực tiễn của đề tài là sử dụng phương pháp mô phỏng để đánh giá chất lượng và hiệu quả của hệ thống dẫn động phanh ô tô trong quá trình thiết kế, từ đó chúng ta có thể điều chỉnh các thông số kết cấu hoặc tìm ra các giải pháp kỹ thuật nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống phanh trước khi đưa vào sản xuất hàng loạt Với cách làm như vậy, chúng ta có thể tiết kiệm được thời gian, công sức, tiền của cho công tác thử nghiệm và rút ngắn được thời gian thiết kế

Về phương pháp nghiên cứu, luận văn này sử dụng phương pháp mô phỏng

để từ đó thiết lập hệ phương trình vi phân chuyển động của các chi tiết chuyển động, phương trình dòng chảy chất lỏng và phương trình lưu lượng của hệ thống Việc giải hệ phương trình vi phân này, luận văn sử dụng phần mềm Matlab-Simulink

Luận văn bao gồm 4 chương:

Mở đầu

Chương I: Tổng quan vấn đề nghiên cứu

Chương II: Phương pháp mô phỏng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực Chương III: Mô phỏng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực trên ô tô du

lịch

Chương IV: Khảo sát các thông số ảnh hưởng đến chất lượng làm việc của

hệ thống phanh

Kết luận

Dưới sự hướng dẫn của PGS TS Nguyễn Trọng Hoan, các thầy trong Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng và các bạn đồng nghiệp khác, đề tài đã được hoàn thành Đề tài thực hiện tại Bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng – Viện Cơ khí Động Lực – Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Tác giả xin chân thành cảm ơn sự hướng

dẫn tận tụy của PGS TS Nguyễn Trọng Hoan, các thầy trong bộ môn và các bạn

đồng nghiệp để bản luận văn được hoàn thành

Do thời gian hạn chế và với mức độ nghiên cứu của một luận văn thạc sĩ, trình độ bản thân có hạn nên tác giả chưa thể nghiên cứu thấu đáo, hoàn chỉnh các vấn đề đã đề cập đến Bản luận văn khó tránh khỏi thiếu sót, rất mong nhận được ý kiến đóng góp của các thầy và các bạn đồng nghiệp

Tác giả xin chân thành cảm ơn!

Hà Nội, ngày 23 tháng 09 năm 2013

Tác giả

Đặng Văn Tú

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ VÀ ĐỒ THỊ

2 Hình 1.2 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực được áp dụng trên xe MAZDA 6 14

4 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực được áp dụng trên xe TOYOTA

10 Hình 2.3 Sơ đồ mô phỏng một đoạn của hệ thống dẫn động thủy lực có

đàn hồi và các thông số tập trung

32

11 Hình 2.4 Sơ đồ mô phỏng một điểm nút của hệ dẫn động thủy lực có đàn

hồi và các thống số tập trung

36

15 Hình 3.4 Sơ đồ mô phỏng hệ thống rút gọn phanh thủy lực cầu sau 53

16 Hình 3.5 Sơ đồ mô phỏng hệ thống rút gọn phanh thủy lực cầu trước 54

19 Hình 3.8 Sơ đồ khảo sát ảnh hưởng của các thông số cho cầu sau 59

22 Hình 3.11 Đồ thị dịch chuyển của piston xi lanh bánh xe cầu sau 63

24 Hình 3.13 Đồ thị dịch chuyển của piston thứ cấp xi lanh chính 65

25 Hình 3.14 Đồ thị dịch chuyển của piston xi lanh bánh xe cầu trước 66

26 Hình 3.15 Đồ thị biến thiên áp suất giữa bánh xe trước và bánh xe sau 67

27 Hình 3.16 Đồ thị dịch chuyển piston bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau 67

28 Hình 4.1 Đồ thị áp suất tại xi lanh bánh xe cầu sau khi độ nhớt thay đổi 71

29 Hình 4.2 Đồ thị dich chuyển của các pistton xi lanh bánh xe cầu sau khi độ

31 Hình 4.4 Đồ thị áp suất tại xi lanh bánh xe cầu sau khi độ cứng C thay đổi 73

32 Hình 4.5 Đồ thị dịch chuyển piston tại xi lanh bánh xe cầu sau khi độ cứng

34 Hình 4.7 Đồ thị áp suất tại xi lanh bánh xe cầu sau khi đường kính ống

dẫn dầu (d) thay đổi

75

35 Hình 4.8 Đồ thị dịch chuyển piston xi lanh bánh xe cầu sau khi đường

kính ống dẫn dầu (d) thay đổi

76

36 Hình 4.9 Đồ thị dịch chuyển piston sơ cấp xi lanh chính khi đường kính

ống dẫn dầu (d) thay đổi

76

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu chung của hệ thống phanh

Phanh là một trong những cụm hệ thống quan trọng nhất, nó đảm bảo cho ô

tô chạy an toàn ở mọi tốc độ đặc biệt là ở tốc độ cao, do đó sẽ nâng cao được năng suất vận chuyển và nâng cao được vận tốc trung bình của ô tô

Trên hệ thống ô tô quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe, giữa tang trống với má phanh hoặc giữa đĩa phanh với má phanh Trong quá trình phanh, ma sát giữa các cơ cấu phanh dẫn tới sự mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì sẽ dẫn tới giảm hiệu quả phanh

Trên xe thường bố trí hai hệ thống phanh hoạt động độc lập là phanh chân (điều khiển bàn đạp phanh bằng chân) và phanh tay (điều khiển cần kéo phanh bằng tay) Phanh tay thường có cơ cấu hãm cần kéo phanh cho phép duy trì sự hãm xe mà không cần phải giữ cần phanh khi kéo, phanh chân chỉ hoạt động khi đạp chân lên bàn đạp phanh, nhả chân khỏi bàn đạp là nhả phanh Phanh chân thường dùng cơ cấu hãm bánh xe, phanh tay thường dùng cơ cấu hãm trục truyền động

1.1.2 Phân loại hệ thống phanh

Hệ thống phanh có nhiều cách phân loại khác nhau

a Theo cấu tạo bộ phận phanh

- Phanh dải

- Phanh trống

- Phanh đĩa

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

- Hệ thống phanh dự phòng

- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

c Theo nguyên tắc dẫn động cơ cấu phanh

- Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực

- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động bằng điện từ

1.1.3 Yêu cầu chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho xe, cho nên hệ thống phanh cần đảm bảo những yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường khi phanh đột ngột trong trường hợp gặp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô máy kéo khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn

- Dẫn động phanh có độ nhạy cảm lớn

- Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ thế nào để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kỳ cường độ hóa nào

- Không có hiện tượng tự xiết phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới cơ cấu làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ,…) phải dễ dàng điều chỉnh thay thế các chi tiết hư hỏng

- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng

- Giữ tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe

- Có khả năng phanh ô tô máy kéo khi sử dụng trong thời gian dài

- Phải đảm bảo chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào Khi phanh đột ngột xe phải dừng sau quãng đường ngắn nhất tức có gia tốc cực đại Theo tiêu chuẩn Châu Âu xe còn phải đạt hiệu quả cao nhất trong tất cả các trường hợp thử

xe

- Đối với phanh chân, tốc độ khi bắt đầu phanh là 80 km/h quãng đường phanh phải nhỏ hơn 50,7 m, gia tốc phanh phải lớn hơn 5,8 m/s, lực phanh chân lớn nhất đặt lên bàn đạp phanh là 50kG

- Hệ thống phanh cần có độ nhạy cảm cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh

1.2 Sơ đồ cấu tạo và nguyên lý làm việc chung của hệ thống

1.2.1 Sơ đồ cấu tạo

1 Bàn đạp phanh 5 Cơ cấu phanh trước

4 Bình chứa dầu

Hình 1.1 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực hai dòng

Cấu tạo của hệ thống phanh thủy lực được thể hiện trên hình 1.1 bao gồm hai

bộ phận chính là cơ cấu phanh và dẫn động phanh Cơ cấu phanh được đặt ở các bánh xe trước và sau Nó thực hiện chức năng của các cơ cấu ma sát nhằm tạo ra mô men hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh Dẫn động phanh được bố trí trên khung vỏ, bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bàn đạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấu phanh Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điều khiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh

1.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh thủy lực

Với hệ thống phanh thủy lực, lực tác dụng từ bàn đạp phanh được truyền đến

cơ cấu hãm phanh thông qua chất lỏng (dầu phanh) ở các đường ống

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh, piston trong xi lanh chính dịch chuyển nên dầu bị ép và sinh ra áp suất cao sẽ tác dụng lên hai bề mặt của các

piston ở các xi lanh bánh xe thông qua đường ống dẫn dầu phanh Các piston dịch chuyển đẩy má phanh áp sát vào tang trống Quá trình phanh bắt đầu

Khi nhả bàn đạp phanh, piston trong xi lanh chính không còn lực tác dụng nữa nên áp suất dầu trong đường ống giảm xuống Lò xo trong cơ cấu hãm kéo hai

má phanh tách khỏi tang trống để kết thúc quá trình phanh

Hai đầu trên của guốc phanh ép các piston trong xi lanh bánh xe lại dịch chuyển vào trong, đẩy dầu từ trong xi lanh bánh xe và đường ống để trở lại xi lanh chính

1.3 Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh thủy lực một số xe

1.3.1 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực được áp dụng trên xe MAZDA 6

1 Hệ thống lái đặt bên trái 6 Cơ cấu phanh trước

5 Bộ trợ lực phanh

1.3.2 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên xe NISSAN – TERRANO có ABS

3 ABS với hệ thống phanh phối lực phanh điện tử

Hình 1.3 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực xe NISSAN – TERRANO

1.3.3 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trên xe TOYOTA – VIOS

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực được áp dụng trên xe TOYOTA VIOS

1.4 Ưu nhược điểm của hệ thống phanh thủy lực

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi

cơ cấu phanh

1.4.2 Nhược điểm

- Lực tác dụng lên bàn đạp phanh lớn;

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp;

- Khi có vị trí nào đó hư hỏng, rò rỉ dầu thì cả hệ thống phanh đều không làm việc

Hệ thống phanh thủy lực sử dụng trên ô tô ngày nay rất hoàn thiện, đã khắc phục được nhược điểm cơ bản của hệ thống phanh thủy lực Bộ trợ lực phanh làm giảm lực điều khiển của người lái Bộ phận chống bó cứng bánh xe ABS để điều chỉnh lực phanh Tất cả hệ thống phanh dầu trên ô tô du lịch đều là loại dẫn động phanh hai dòng với xi lanh kép trên hệ thống phanh, nâng cao độ tin cậy và an toàn chuyển động

1.5 Tổng quan vấn đề cần nghiên cứu hệ thống phanh

1.5.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh

Trên thực tế, chỉ tiêu đánh giá tổng hợp quá trình phanh trên ô tô là hiệu quả phanh và ổn định hướng chuyển động khi phanh

a Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh là: Gia tốc chậm dần lớn nhất Jmax, quãng đường phanh nhỏ nhất Smin, thời gian phanh nhỏ nhất tmin, lực phanh và lực phanh riêng

Các chỉ tiêu trên được xác định trong điều kiện phanh ô tô không kéo rơmooc và ngắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực

- Quãng đường phanh nhỏ nhất (Smin):

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô Vì vậy trong tính năng kỹ thuật của ô tô các nhà chế tạo thường cho biết quãng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định

So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái có thể nhận thức được một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xử lý tốt trong khi phanh ô tô trên đường

Smin =

(v12 – v22) (1.1) Với δ là hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô; g là gia tốc trọng trường (g=9,81 m/s2); φ là hệ số bám giữa lốp và mặt đường; v1, v2 là các vận tốc trước và sau khi phanh

Ta thấy để giảm quãng đường phanh nhỏ nhất, cần giảm hệ số δ, cho nên nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn

Trên hình 1.5 biểu diễn sự phụ thuộc giữa quãng đường phanh S với vận tốc ban đầu v1 và hệ số bám φ

Hình 1.5 Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu và hệ số bám đến quãng đường phanh

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn v2 = 0 tức là Smin =

Từ biểu thức trên cho thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào bình phương vận tốc chuyển động của ô tô từ lúc bắt đầu phanh (v1), phụ thuộc vào hệ số bám (φ) và ảnh hưởng của các khối lượng quay(δ)

- Gia tốc chậm dần khi phanh Jmax:

Jmax =

(1.2)

Từ biểu thức trên thấy rằng để gia tăng gia tốc chầm dần cực đại khi phanh cần phải giảm hệ số δ và hệ số bám φ giữa lốp và mặt đường Vì vậy khi phanh đột ngột người lái xe cần cắt ly hợp để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực nhằm giảm δ Hệ số bám φ phụ thuộc vào kết cấu lốp, tình trạng mặt đường Trên đường nhựa tốt φ=0.75 ~0.8

- Thời gian phanh tmin:

tmin =

Từ biểu thức trên có thể thấy thời gian phanh nhỏ nhất tmin phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ô tô, hệ số δ và hệ số bám φ giữa lốp và mặt đường Để giảm thời gian phanh cần giảm hệ số δ bằng cách cắt ly hợp khi phanh để tách động cơ ra khỏi hệ thống truyền lực

- Lực phanh hoặc lực phanh riêng:

Lực phanh và lực phanh riêng là chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh và thường được sử dụng khi thử phanh trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe được xác định theo công thức:

Với G là trọng lượng của ô tô; Pmax là lực phanh cực đại

Từ biểu thức trên thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám φ

Trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh thì chỉ tiêu quãng đường phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất vì khi biết được quãng đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà

họ phải xử lý để khỏi xẩy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy

Do đó chỉ tiêu này thường được sử dụng để đánh giá hiệu quả tác động của phanh Lực phanh và lực phanh riêng thuận lợi khi đánh giá chất lượng phanh trên bệ thử

Tuy nhiên, khi phanh ô tô không thể dừng ngay mà sẽ dừng cách vị trí lúc bắt đầu phanh một khoảng nào đó Vì vậy để đánh giá quá trình phanh thì ngoài việc nghiên cứu các chỉ tiêu nêu trên cần phải nghiên cứu tính ổn định hướng của ô

tô trong quá trình phanh

b Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh

Để đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh người ta dùng một trong các chỉ tiêu sau đây:

- Góc lệch của ô tô khi phanh β;

- Độ lệch của ô tô khi phanh;

- Hành lang cho phép mà ô tô không được vượt ra ngoài ở cuối quá trình phanh;

- Hệ số không đồng đều lực phanh

1.5.2 Bản chất của việc nghiên cứu quá trình phanh

Để nghiên cứu tìm hiểu được đầy đủ các vấn đề của hệ thống phanh nói chung hay hệ thống phanh thủy lực nói riêng, người ta tiến hành tính toán hệ thống phanh ở trạng thái tĩnh và trạng thái động

Tính toán hệ thống phanh ở trạng thái tĩnh là quá trình xác lập mối quan hệ giữa các đại lượng cần nghiên cứu ở trạng thái tĩnh, chủ yếu dựa vào các phương trình lập được từ các mô hình cơ học Kết quả cuối cùng của quá trình tính này cho chúng ta thu được các đường đặc tính tĩnh của hệ thống dẫn động Các đường đặc tính tĩnh của hệ thống dẫn động là sự phụ thuộc của áp lực trong các cơ cấu chấp hành của dẫn động vào lực hoặc áp lực điều khiển của các lực, áp lực tăng chậm và tăng đều Cách tính này thường đơn giản và chưa phản ánh được tính sát thực quá

trình phanh của hệ thống hay nói cách khác chưa cho biết được quy luật tăng áp suất trong hệ thống

Để nghiên cứu được sáng tỏ hơn chúng ta tiến hành tính toán hệ thống phanh

ở trạng thái động, thực chất là nghiên cứu quá trình phanh ô tô xẩy ra các trạng thái như thế nào? Các thông số liên quan với nó thay đổi ra sao?

a Quá trình phanh ô tô

Hình 1.6 Sơ đồ quá trình phanh ô tô

Quá trình phanh ô tô được chia làm ba giai đoạn (hình 1.6):

Giai đoạn 1 (t1): Thời gian phản ứng của người lái tính từ khi người lái phát hiện nguy hiểm, gặp chướng ngại vật và đặt chân lên bàn đạp phanh

Giai đoạn 2 (t2): Thời gian bắt đầu đạp phanh đến khi phanh bắt đầu hoạt động (hành trình tự do của bàn đạp, khe hở các van)

Giai đoạn 3 (t3): Thời gian chậm tác dụng của hệ thống (là thời gian từ khi người lái đạp bàn đạp phanh đến khi áp suất trong hệ thống đạt tới 0,9pmax)

thông qua mối quan hệ giữa áp suất trong hệ thống dẫn động phanh với thời gian khi người lái tác động đột ngột lên bàn đạp (lực bàn đạp biến thiên theo quy luật bậc thang)

và đánh giá chất lượng của hệ thống phanh thủy lực thông qua ba thông số trên

1.5.3 Những nghiên cứu đối với hệ thống phanh

Các nghiên cứu về động học và động lực học của hệ thống dẫn động phanh ô

tô là quá trình khảo sát, nghiên cứu và tính toán các thông số liên quan đến hệ thống phanh như chỉ tiêu hiệu quả của hệ thống phanh, tính ổn định hướng của ô tô khi phanh và đặc biệt là nghiên cứu quá trình thay đổi áp suất của dầu trong hệ thống dẫn động phanh

Ở trong nước cho đến nay thì công trình nghiên cứu trong lĩnh vực phanh ô

tô chưa nhiều lắm, đặc biệt là các công trình nghiên cứu liên quan đên việc mô phỏng hệ thống phanh thủy lực

Dưới đây là một vài đề tài đã nghiên cứu về hệ thống phanh

Tác giả Trương Mạnh Hùng (Đại Học Giao Thông Vận Tải) tiến hành tính toán tĩnh và tính toán động hệ thống dẫn động phanh khí nén trên ô tô tải cỡ trung bình và cỡ lớn Trong nội dung bản luận văn này tác giả đã lần lượt tiến hành nghiên cứu hệ thống dẫn động phanh, tính toán tĩnh hệ thống dẫn động và tính toán động bằng phương pháp mô phỏng hệ thống dẫn động phanh khí nén từ đó xác định các thông số hợp lý cho hệ thống dẫn động phanh Kết quả đạt được là các giá trị thông số hệ thống phanh tại trạng thái tĩnh (trạng thái xác lập) và các đồ thị quan hệ giữa áp suất, dịch chuyển với thời gian của phần tử trong hệ thống Ngoài ra việc khảo sát các thông số ảnh hưởng để tìm ra các thông số hợp lý cho hệ thống

Tác giả Tô Văn Thiểm tiến hành xây dựng phương pháp tính toán thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh dẫn động thủy khí trên ô tô tải cỡ lớn Tác giả đã

sử dụng công cụ Simulink – trong phần mềm Matlab để tiến hành giải hệ phương trình vi phân mô tả quá trình hoạt động của hệ thống dẫn động phanh thủy khí trên ô

tô Kết quả đạt được của đề tài là các quan hệ thời gian tăng áp suất giữa hai cầu xe, cũng thông qua đồ thị quan hệ giữa độ dịch chuyển của các piston xilanh bánh xe Ngoài ra tác giả cũng đã tiến hành khảo sát các thông số ảnh hưởng đến hệ thống dẫn động phanh để từ đó chọn ra được các thông số kết cấu thích hợp và tối ưu nhất

Tác giả Nguyễn Văn Hà (Đại Học Bách Khoa Hà Nội) đã mô phỏng và khảo sát động lực học hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực trên ô tô Trong bản luận văn này tác giả đã sử dụng phương pháp số, đó là phương pháp “Runge Kutta Fehlberg (RKF45)” đã được tích hợp trong phần mềm MAPLE 10 Kết quả đạt được của đề tài là quá trình biến đổi áp suất, dịch chuyển các piston xi lanh trong hệ thống dẫn động thông qua các đồ thị quan hệ giữa chúng với thời gian Và luận văn cũng so sánh được độ dịch chuyển của piston xi lanh chính, xi lanh bánh xe giữa các cầu của xe Các mối quan hệ này cung cấp cho chúng ta các thông số cần thiết của hệ thống cho quá trình thiết kế, chế tạo và thử nghiệm Ngoài ra tác giả cũng đã tiến hành khảo sát các thông số ảnh hưởng đến hệ thống dẫn động phanh để từ đó chọn ra được các thông số kết cấu thích hợp và tối ưu nhất

Ở trên tác giả Nguyễn Văn Hà đã sử dụng phương pháp số trong phần mềm Maple 10 Với phương pháp này thì việc giải hệ phương trình vi phân bằng cách nhập câu lệnh, không có tính trực quan Nó không được ứng dụng nhiều trong lĩnh vực mô phỏng, tính toán và thiết kế ô tô Bởi vậy bản luận văn này sẽ tiếp cận theo hướng giải hệ phương trình vi phân bằng phần mềm Simulink trong Matlab Đây là phần mềm rất mạnh, có tính trực quan cao và được ứng dụng rộng rãi trong lĩnh vực tính toán, thiết kế ô tô Đặc biệt là trong tính toán, thiết kế hệ thống dẫn động phanh

ô tô

CHƯƠNG II PHƯƠNG PHÁP MÔ PHỎNG HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG

PHANH THỦY LỰC2.1 Các tính chất cơ bản của chất lỏng công tác

Chúng ta đã biết rằng chất lỏng công tác trong hệ thống dẫn động phanh thủy lực có đặc trưng cơ bản sau đây:

2.1.1 Khối lượng riêng và trọng lượng riêng

Khối lượng riêng ρ của chất lỏng là tỉ số giữa khối lượng M của chất lỏng và thể tích mà nó chiếm chỗ:

T=µ. S (2.3) Với:

Để đặc trưng cho độ nhớt của chất lỏng người ta sử dụng hệ số độ nhớt động lực µ, có đơn vị là (N.s/m2) hoặc Poiseuille (P); 1P=10-1N.s/m2

Trong thực tế người ta thường sử dụng khái niệm độ nhớt động học:

Đơn vị thường dùng của là Stốc (St): 1St=10-4 m2/s

Đối với một chất lỏng các hệ số , µ không có giá trị cố định mà thay đổi phụ thuộc và nhiều yếu tố như nhiệt độ, áp suất,…, trong đó ảnh hưởng nhiều nhất tới độ nhớt là nhiệt độ Nói chung độ nhớt của chất lỏng tăng theo áp suất nhưng lại giảm khi nhiệt độ tăng

V0 – là thể tích ban đầu của chất lỏng;

dV – lượng biến đổi thể tích khi nhiệt độ thay đổi một lượng bằng dT

2.1.4 Tính chịu nén

Tính chịu nén của chất lỏng thể hiện khả năng thay đổi thể tích ban đầu của

nó khi áp suất thay đổi Tính chịu nén ảnh hưởng xấu đến khả năng làm việc của hệ thống: độ chậm tác dụng tăng, hiệu suất giảm, có khả năng gây mất ổn định Khả năng chịu nén của chất lỏng được đặc trưng bởi mô đun đàn hồi thể tích Tùy thuộc

và tốc độ biến dạng của chất lỏng mà người ta phân biệt mô đun đàn hồi đẳng nhiệt

và mô đun đàn hồi đoạn nhiệt

Mô đun đàn hồi đẳng nhiệt kí hiệu là Eu được sử dụng trong quá trình thay đổi áp suất xẩy ra với tốc độ chậm và nhiệt độ không thay đổi:

Eu=V0

Trong đó:

p = p1-p0, với p0 và p1 là áp suất tại các thời điểm đầu và cuối;

V=V1-V0, với V0 và V1 là thể tích tại thời điểm đầu và cuối

Trong trường hợp áp suất biến thiên nhanh người ta sử dụng mô đun đàn hồi đoạn nhiệt Ea:

có chứa các bọt khí giảm đi đáng kể Thông thường lượng khí không hòa tan trong các chất lỏng công tác của hệ thống thủy lực nằm trong khoảng 0,5 % đến 6 %

Tương tự như trên, mô đun đàn hồi của chất lỏng có lẫn không khí cũng được chia theo hai trường hợp đẳng nhiệt (ECS) và đoạn nhiệt (EC)

Với khái niệm trên đây mô đun đàn hồi của chất lỏng (có lẫn không khí) có thể được xác định theo công thức:

2.1.5 Tính đàn hồi của hệ thống thủy lực

Hệ thống thủy lực bao gồm tập hợp của nhiều phần tử khác nhau (đường ống, các van, gioăng phớt làm kín,…) Dưới tác dụng của áp suất chất lỏng, các phần tử trên sẽ phải chịu biến dạng Vì vậy người ta sử dụng tính đàn hồi của hệ thống để đặc trưng khả năng biến dạng của các phần tử trong hệ thống cùng với chất lỏng công tác

Tính đàn hồi được đánh giá thông qua hệ số đàn hồi, kí hiệu Ψ(p) có đơn vị

là (m2/N) hoặc (Mpa-1)

Hệ số Ψ(p) phụ thuộc vào áp suất chất lỏng trong hệ thống Quan hệ này giữa các đại lượng này khá phức tạp nên cho tới nay vẫn chưa có công thức lí thuyết để tính Ψ(p) Khi tính toán hệ thống thủy lực và thủy khí trên ô tô, có thể sử dụng công thức gần đúng (dựa trên kết quả thực nghiệm) như sau:

Ψ(p)= 0,0182( |

|

Trong một số trường hợp, nếu độ cứng của các phần tử trong hệ thống đủ lớn,

có thể giả thiết rằng độ đàn hồi của chúng là không đáng kể, khi đó hệ số đàn hồi chỉ còn phụ thuộc vào khả năng nén được của chất lỏng, nghĩa là:

2.2 Các mô hình mô phỏng

Như chúng ta đã biết, việc mô phỏng các hệ thống dẫn động thủy lực gặp rất nhiều khó khăn do mức độ phức tạp của các quá trình vật lí xẩy ra trong hệ thống Hơn nữa, phần lớn các hệ thống dẫn động thủy lực trên ô tô đều là phi tuyến, nghĩa

là chúng được mô tả bởi các phương trình tuyến tính và phi tuyến Do vậy việc giải

các phương trình này càng trở nên phức tạp hơn Sau đây là các nguyên nhân chính gây nên phi tuyến:

ρ : khối lượng riêng của chất lỏng;

E : mô đun đàn hồi thể tích;

f : diện tích tiết diện đường ống;

Đây là mô hình hoàn chỉnh hơn cả, nó cho phép nghiên cứu những quá trình phức tạp với độ chính xác cao Mô hình này thường được áp dụng cho những trường hợp đường ống dài Việc tính toán rất phức tạp vì phải giải phương trình vi phân đạo hàm riêng Mô hình này không được sử dụng một các rộng rãi cũng chính

vì mức độ phức tạp của nó

2.2.2 Mô hình đàn hồi

Với mô hình loại này, chúng ta coi chất lỏng là nén được và phân bố tập trung tại một hoặc hai dung tích (còn gọi là mô hình với các thông số tập trung có

kể đến ảnh hưởng của tính đàn hồi của các phần tử trong hệ thống)

2.2.3 Mô hình không đàn hồi

Đây là mô hình đơn giản nhất, chất lỏng được coi là không nén được và các phần tử của hệ thống là cứng tuyệt đối (không đàn hồi)

Mô hình này quá đơn giản và không mô phỏng chính xác các quá trình vật lí xẩy ra trong hệ thống nên rất ít được sử dụng

2.3 Mô hình đàn hồi hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực

Hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực trên ô tô có thể được đơn giản hóa thành sơ đồ hình 2.2 như sau:

Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh bằng thủy lực đơn giản trên ô tô

Hệ thống bao gồm xi lanh chính 1, xi lanh chấp hành 3 và đường ống 2 Áp suất trong hệ thống được tạo bởi xi lanh chính do tác động của người lái Trong trường hợp này, lực cần đặt lên piston Pv không phải là hằng số mà thường thay đổi

theo thời gian: Pv(t) Khi tính toán mô phỏng người ta thường giả định quy luật biến thiên của Pv theo thời gian, quy luật này có thể là quy luật bậc thang và tuyến tính (hình 2.2) hoặc có thể sử dụng hàm mũ hay hàm tuần hoàn Ngoại lực Pz tác động lên cần piston chấp hành 3 (tải) chính là phản lực từ phía các cơ cấu bị điều khiển

Mô hình hệ thống phanh thủy lực đàn hồi với các thông số tập trung tại các nút được xây dựng với một số giả thuyết sau:

- Các quá trình sóng xẩy ra trong hệ thống không ảnh hưởng đến quá trình quá độ do độ dài đường ống tương đối ngắn;

- Độ nhớt, khối lượng riêng, nhiệt độ của chất lỏng và lượng khí không hòa tan trong nó không thay đổi trong quá trình quá độ;

- Không có rò rỉ trong hệ thống

Từ các giả thiết và nhận xét trên chúng ta đi thiết lập hệ phương trình vi phân

mô tả động lực học của hệ thống phanh thủy lực Chúng bao gồm có 3 dạng phương trình tương ứng với các quá trình xẩy ra trong hệ thống như sau:

- Các phương trình chuyển động của các chi tiết động trong hệ thống (thường được xây dựng theo nguyên lý Dălămbe), hay còn gọi là phương trình lực hay phương trình mô men;

- Các phương trình dòng chảy trong hệ thống;

m- khối lượng qui về chi tiết chuyển động;

x- dịch chuyển của chi tiết động;

∑ -tổng các lực chủ động;

∑

- Đối với các chi tiết thực hiện chuyển động quay:

J

Trong đó:

J- mô men quán tính quy đổi của chi tiết quay;

- góc quay của chi tiết động;

∑ - tổng mô men của các lực chủ động;

∑ - tổng mô men của các lực cản

Trong trường hợp tổng quát, khối lượng quy đổi m bao gồm khối lượng của các chi tiết động mr và khối lượng của chất lỏng công tác ml

Khối lượng của các chi tiết động quy về piston được tính như sau:

mr=∑ [ ( ) ( )] (2.17) Trong đó:

msi và Jsi – là khối lượng mà mô men quán tính của phần tử thứ i so với trục đi qua khối tâm của nó:

Vi- vận tốc góc của trọng tâm của phần tử i;

li, fi – độ dài và diện tích tiết diện của đoạn i;

F – diện tích của pit tông

Cần lưu ý rằng khối lượng quy đổi của chất lỏng có thể được thay bằng tổn thất quán tính trong phương trình Bécnuli Tổn thất quán tính của cột áp pi như sau:

pj= l

Trong đó V là vận tốc chuyển động của chất lỏng trong ống

2.3.2 Phương trình dòng chảy chất lỏng

Tất cả các phần tử trong hệ thống thủy lực đều có hiệu ứng cản trở chuyển động của các chất lỏng và do vậy chúng gây nên tổn thất cho dòng chảy, gọi là tổn thất thủy lực Tổn thất thủy lực được thể hiện dưới dạng tổn thất áp suất và phụ thuộc và chế độ chảy

Do tổn thất nên áp suất tại một điểm bất kì trên sơ đồ tính toán được biểu thị bằng biểu thức sau:

Hình 2.3 Sơ đồ mô phỏng một đoạn của hệ thống dẫn động thủy lực có đàn hồi và

pm và tổn thất quán tính của khối lượng chất lỏng chuyển động pj

Tổn thất dọc theo đường ống phụ thuộc vào chế độ dòng chảy Nếu như ở chế độ chảy tầng tổn thất tỉ lệ thuận với vận tốc dòng chẩy thì chế độ chảy rối tổn thất tỉ lệ với bình phương vận tốc

Việc chuyển từ chế độ chảy tầng sang chế độ chảy rối xảy ra trong những điều kiện nhất định được tính toán qua số Reynolds (Re):

Re =

(2.22) Trong đó:

V: vận tốc trung bình của dòng chảy;

d: đường kính ống;

: hệ số độ nhớt động học của chất lỏng

* Tổn thất trên đường ống tiết diện tròn

Ở chế độ chảy tầng (Re<2300), tổn thất áp suất trên đoạn ống dài l được tính theo công thức Poiselles:

λl= 75/Re

Ở chế độ chảy rối (Re>2300):

pl= λt

V

Đối với các thành ống kim loại nhẵn có thể lấy tương đối chính xác: λt=0,025 hay tính theo công thức λt = 0,316Re-0,25

Người ta nhận thấy rằng trong các hệ thống điều khiển thủy lực tồn tại vận tốc giới hạn V* tương ứng với giá trị giới hạn của hệ số Reynolds (Re = 2300), nghĩa là ta có:

Dòng chảy tầng nếu V < V*,

Dòng chảy rối nếu V > V*

Vì vậy để đánh giá tổn thất có thể sử dụng công thức sau:

Theo GS Metliuk thì có thể sử dụng một công thức chung cho cả hai chế độ dòng chảy:

Tổn thất cục bộ có thể phân thành 2 loại như sau:

- Các bộ phận tiết lưu (con trượt, van các loại, tiết lưu, …);

- Các bộ phận chuyển tiếp (góc ngoặt, ống nối, chạc ba, …)

Tổn thất cục bộ được tính theo công thức sau:

pm =

V2 = Q

2

Trong đó: - là hệ số cản cục bộ, phụ thuộc và kết cấu của bộ phận gây cản

và chế độ dòng chảy, nó được xác định bằng thực nghiệm

Trong tính toán có thể thay tổn thất cục bộ bằng tổn thất trên đường ống tương đương với độ dài:

ltd =

(2.28) Tiết lưu có thể được phân thành 2 loại: tiết lưu điều chỉnh được và tiết lưu không điều chỉnh được Lưu lượng đi qua nó p được tính theo công thức sau:

Với: x – là khoảng dịch chuyển của khối chất lỏng

Ta có vận tốc của chất lỏng trong đoạn đang xét là: V =

√ + 0,5ξρ)(

)2 + pi+1 = pi (2.31) Trong phương trình (2.31) trên số hạng thứ 3 luôn luôn dương không phụ thuộc và dấu của vận tốc, điều này không thực tế, bởi vì trong quá trình quá độ có thể xẩy ra trường hợp vận tốc âm Do vậy để đảm bảo mô tả chính xác hệ thống trong mọi trường hợp thì phải đưa vào hàm dấu sgn của vận tốc:

2

sgn + pi+1 = pi (2.32)

Áp suất đầu vào của hệ thống nếu bỏ qua khối lượng của piston xi lanh chính

và các mất mát do ma sát:

pi = , với Fl là diện tích của pit tông

2.2.3 Phương trình lưu lượng

Hình 2.4 Sơ đồ mô phỏng một điểm nút của hệ dẫn động thủy lực có đàn hồi

và các thống số tập trung

Trong mô hình này người ta coi lưu lượng chất lỏng đi vào hệ thống được chia thành 3 thành phần: Qdh là lưu lượng bù cho sự đàn hồi của hệ thống và Q2, Q3

là lượng chất lỏng thực hiện công hữu ích

Áp dụng qui tắc dòng điện để tính lưu lượng: Tổng đại số các lưu lượng đi qua một điểm nút bằng không

Trong đó V0 là thể tích ban đầu của chất lỏng trong hệ thống

Ψ(p) – Hệ số đàn hồi được đặc trưng cho tính nén được của chất lỏng công tác và tính đàn hồi của hệ thống dẫn động

Theo mục 1.1: Ψ(p) được xác đinh bằng biểu thức thực nghiệm sau:

Ψ(p) = 0,0182( |

Thành phần Qdh có chứa giá trị đặc trưng cho tính nén được của chất lỏng công tác và tính đàn hồi của hệ thống dẫn động phanh thủy lực Như đã phân tích tại chương I đây chính là yếu tố gây ra sự khó khăn trong việc giải hệ phương trình vi phân chuyển động của hệ thống

Trong nhiều trường hợp người ta bỏ qua Qdh và thay vào đó là một lò xo quy ước bố trí trong xi lanh công tác Khi đó phương trình biến dạng đàn hồi của xi lanh được viết:

Trong đó:

∑ -tổng các lực qui về piston;

z-tọa độ vị trí piston;

zl-tọa độ vị trí của lớp chất lỏng đang xét;

Cdh-độ cứng của phần tử hệ thống qui về piston;

Cdh =

Fp-diện tích piston;

Ecl-mô đun đàn hồi của chất lỏng

Tóm lại: Dựa vào các phân tích trên đây cho ta thấy rằng mô hình đàn hồi (có

3 phần tử đàn hồi) sẽ cho độ chính xác cao hơn cả vì nó mô tả hệ thống một cách chi tiết Trong luận văn này tác giả sử dụng mô hình đàn hồi của hệ thống để mô phỏng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực trên ô tô Đây là mô hình thường được sử dụng nhiều hơn cả, nó cho phép mô tả một cách chính xác các hiện tượng phức tạp xảy ra trong hệ thống phanh thủy lực trên ô tô

CHƯƠNG III KHẢO SÁT HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC

TRÊN Ô TÔ DU LỊCH 3.1 Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực

Ngày nay, các hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực thường được sử dụng trên các xe ô tô du lịch và xe tải nhỏ Thông thường trên những xe hiện đại, thường

sử dụng hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực có hai dòng độc lập và ngoài ra còn

có lắp thêm hệ thống điều khiển ABS, EBD… Với phương pháp mô phỏng các hệ thống dẫn động phanh bằng thủy lực dựa trên mô hình đàn hồi, tác giả lựa chọn sơ

đồ dẫn động phanh thủy lực đang được sử dụng rất phổ biến hiện nay trên các xe ô

tô du lịch đó là hệ thống dẫn động phanh thủy lực trên xe TOYOTA VIOS

Phương pháp mô phỏng đối với hệ thống phanh thủy lực đã được trình bày trong chương II Đây là phương pháp không quá phức tạp, phù hợp với yêu cầu tính toán thiết kế công nghiệp và đảm bảo độ chính xác cao Do vấn đề mô phỏng bầu trợ lực phanh và hệ thống ABS cũng khá phực tạp vì một bên là áp suất khí quyển một bên là chân không, nên trong phạm vi của bản luận văn này tác giả bỏ qua sự ảnh hưởng của bầu trợ lực và hệ thống ABS, coi như tác dụng của bàn đạp phanh tác dụng trực tiếp vào piston xi lanh chính

Sơ đồ phanh được đơn giản hóa như sau:

1 Bàn đạp phanh 5 Xi lanh chính

3,4 Xi lanh phanh sau

Hình 3.1 Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực hai dòng

3.2 Sơ đồ mô phỏng

Bỏ qua ảnh hưởng của bầu trợ lực và điều hòa lực phanh Sử dụng phương pháp mô phỏng để mô hình hóa hệ thống bằng sơ đồ sau đây:

Hình 3.2 Sơ đồ mô phỏng hệ thống phanh sau

Hình 3.3 Sơ đồ mô phỏng hệ thống phanh trước

3.3 Phương trình toán học mô tả quá trình hoạt động của hệ thống

Các phương trình mô tả hệ thống được xây dựng trên cơ sở lí thuyết về mô phỏng hệ thống phanh thủy lực dựa trên mô hình đàn hồi có xét đến tính nén được