Nghiên cứu thiết kế thiết bị xác định góc lật ngang tĩnh cho xe bus hai tầng sản xuất tại việt nam phục vụ công tác kiểm định

Mặt khác thiết bị này có thể sử dụng để xác định trọng tâm của xe cũng như nghiên cứu đặc tính của hệ thống treo khi xe hoạt động trên đường nghiêng.. Tình hình trên thế giới liên quan t

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI

-

VŨ DUY TÂN

NGHIÊN CỨU THIẾT KẾ THIẾT BỊ XÁC ĐỊNH

GÓC LẬT NGANG TĨNH CHO XE BUS HAI TẦNG

SẢN XUẤT TẠI VIỆT NAM PHỤC VỤ CÔNG TÁC KIỂM ĐỊNH

Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC :

TS DƯƠNG NGỌC KHÁNH

Hà Nội – Năm2016

MỤC LỤC

Trang

LỜI CAM ĐOAN

DANH MỤC HÌNH VẼ

DANH MỤC CÁC BẢNG

LỜI NÓI ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 2

1.1 Tình hình trên thế giới liên quan tới vấn đề nghiên cứu 2

1.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam 5

1.3 Tiêu chuẩn liên quan đến độ ổn định tĩnh ngang 5

1.4 Mục đích, nội dung, phương pháp nghiên cứu 6

CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ỔN ĐỊNH NGANG Ô TÔ 8

2.1 Lý thuyết về ổn định ngang của ô tô 8

2.1.1 Ổn định ngang khi ô tô quay vòng trên đường bằng 8

2.1.2 Ổn định của ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang 9

2.1.3 Ổn định ngang ô tô khi quay vòng trên đường nghiêng ngang 10

2.1.4 Các thông số ảnh hưởng đến ổn định ngang của ô tô 11

2.1.5 Sự thay đổi của tải trọng thẳng đứng và vấn đề ổn định của ô tô 16

2.2 Nguyên lý đo độ ổn định tĩnh ngang 18

2.2.1 Hệ thống dẫn động cơ khí và thủy lực 20

2.2.2 Nguyên lý bảo vệ quá tải 24

2.3 Nguyên lý đo góc nghiêng 29

CHƯƠNG 3: THIẾT KẾ THIẾT BỊ XÁC ĐỊNH GÓC LẬT NGANG TĨNH XE BUS 2 TẦNG GHẾ SẢN XUẤT LẮP RÁP TẠI VIỆT NAM 33

3.1 Thiết kế chế tạo khung dưới của thiết bị 34

3.1.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 34

3.2 Thiết kế chế tạo sàn nghiêng (khung trên) của thiết bị 39

3.2.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 39

3.2.2 Tính toán kích thước của khung trên 39

3.2.3 Kết cấu của khung trên 39

3.3.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 44

3.3.2 Tính toán kích thước của cụm gá trục xoay: 44

3.3.3 Kết cấu của cụm gá trục xoay 46

3.4 Thiết kế chế tạo cụm gá xy lanh 51

3.4.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 51

3.4.2 Kết cấu của cụm gá xy lanh 52

3.5 Thiết kế chế tạo mặt sàn 58

3.5.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 58

3.5.2 Tính toán kích thước của mặt sàn 58

3.5.3 Kết cấu của mặt sàn 59

3.6 Thiết kế chế tạo cơ cấu nâng sàn và gia tải 59

3.6.1 Phân tích lựa chọn phương án thiết kế 59

3.6.2 Tính chọn xy lanh thủy lực 64

3.6.3 Kết cấu của xy lanh thủy lực 67

3.7 Thiết kế chế tạo bộ nguồn thủy lực 67

3.7.1 Tính chọn động cơ điện và bơm nguồn 68

3.7.2 Tính chọn van an toàn 69

3.7.3 Thiết kế chế tạo thùng chứa dầu 70

3.8 Thiết kế, thi công hố móng 71

3.8.1 Phương án thiết kế 71

3.8.2 Kết cấu của hố móng lắp thiết bị 72

3.9 Xây dựng quy trình xác định góc lật tĩnh ngang cho xe bus 2 tâng ghế 74

3.9.1 Chuẩn bị mẫu thử 74

3.9.2 Kiểm tra tổng quan xe: 75

3.9.3 Quá trình tăng tải: 76

3.9.4 Quá trình giảm tải: 76

KẾT LUẬN 77

TÀI LIỆU THAM KHẢO 78

LỜI CAM ĐOAN

Tên tôi là Vũ Duy Tân Tôi xin cam đoan luận văn này là công trình nghiên cứu của tôi Nếu tôi có bất cứ hành vi gian lận nào thì tôi hoàn toàn chịu trách nhiệm trước nhà trường

Hà Nội, ngày 20 tháng 9 năm 2016

Học viên

Vũ Duy Tân

DANH MỤC HÌNH VẼ

Hình 1.1 Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của Công ty Man – Đức 3

Hình 1.2 Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh 4

Hình 1.3 Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của NATC 4

Hình 2.1 Tính góc ổn định tĩnh ngang 12

Hình 2.2 Mô hình động lực học của xe trong quay vòng ổn định 13

Hình 2.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến ổn định lắc ngang của ô tô 15

Hình 2.4 Phương pháp đo góc ổn định tĩnh ngang 17

Hình 2.5 Đồ thị liên hệ giữa góc ổn định tĩnh ngang và gia tốc bên 18

Hình 2.6 Sàn nghiêng Thiết bi đo góc lật ngang tĩnh 19

Hình 2.7 Hình ảnh thiết bị đo góc lật ngang tĩnh 20

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống gia tải thủy lực 21

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống gia tải thủy lực 23

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van phân phối 23

Hình 2.11 Sơ đồ van phân phối 24

Hình 2.12 Van an toàn 25

Hình 2.13 Van an toàn tác động trực tiếp 25

Hình 2.14 Trạng thái van mở hoàn toàn 26

Hình 2.15 Phần tử chống rung 27

Hình 2.16 Van an toàn tác động gián tiếp 28

Hình 2.17 Thước đo góc 29

Hình 2.18 Cảm biến đo góc nghiêng 29

Hình 2.19 Sơ đồ đo góc nghiêng 30

Hình 2.20 Đo góc nghiêng sử dụng con lắc đơn và rotary encoder 31

Hình 2.21 Hình ảnh Rotary Encoder 31

Hình 2.22 Sơ đồ nguyên tắc đo của rotary encoder 32

Hình 3.1 Hình ảnh xe bus TB 120S 33

Hình 3.2 Kết cấu khung dưới của thiết bị 36

Hình 3.3 Kết cấu thanh dầm dọc 37

Hình 3.4 Kết cấu thanh dầm ngang 37

Hình 3.5 Kết cấu tấm đệm 37

Hình 3.6 Kết cấu bích hàn 38

Hình 3.7 Kết cấu bích gá 38

Hình 3.8 Kết cấu khung trên của thiết bị 39

Hình 3.9 Kết cấu thanh dầm dọc 40

Hình 3.10 Kết cấu thanh dầm ngang 41

Hình 3.11 Kết cấu cột gá lan can 41

Hình 3.12 Hình ảnh cột gá lan can 42

Hình 3.13 Kết cấu thanh đỡ phụ 42

Hình 3.14 Kết cấu gân tăng cứng 42

Hình 3.15 Kết cấu móc treo xích 43

Hình 3.16 Hình ảnh móc treo xích 43

Hình 3.17 Hình ảnh móc treo xích 44

Hình 3.18 Kết cấu tấm đệm 44

Hình 3.19 Kết cấu của cụm gá trục xoay 46

Hình 3.20 Tấm đế hàn trên, dưới 48

Hình 3.21 Cụm gá trên 48

Hình 3.22 Cụm gá dưới 49

Hình 3.23 Kết cấu trục 49

Hình 3.24 Kết cấu bạc trượt 50

Hình 3.25 Kết cấu bích chặn 50

Hình 3.26 Kết cấu bạc đỡ 51

Hình 3.27 Kết cấu bạc chặn 51

Hình 3.28 Kết cấu của cụm gá trục xoay 53

Hình 3.29 Kết cấu tấm đế dưới 54

Hình 3.30 Kết cấu tấm đế trên 55

Hình 3.31 Kết cấu cụm gá dưới 55

Hình 3.32 Kết cấu cụm gá trên 56

Hình 3.33 Kết cấu trục 56

Hình 3.34 Kết cấu bạc đỡ 57

Hình 3.35 Kết cấu bích chặn 57

Hình 3.36 Kết cấu mặt sàn 59

Hình 3.37 Cơ cấu nâng sử dụng xy lanh thủy lực 61

Hình 3.38 Xy lanh một chiều 61

Hình 3.39 Xy lanh hai chiều 62

Hình 3.40 Xy lanh đơn 63

Hình 3.41 Xy lanh nhiều tầng 63

Hình 3.42 Mô hình tính toán xy lanh thủy lực 64

Hình 3.43 Xy lanh thủy lực 66

Hình 3.44 Các kích thước cơ bản của xy lanh thủy lực 66

Hình 3.45 Xy lanh thủy lực 67

Hình 3.46 Kết cấu hố móng lắp đặt thiết bị 72

Hình 3.47 Bơm nước tự động 73

DANH MỤC CÁC BẢNG

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị 3

Bảng 1.2 Thông số kỹ thuật thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của NACT 5

Bảng 3.1 Thông số kỹ thuật xe bus TB 120S 33

Bảng 3.2 Số lượng và vật liệu chế tạo khung dưới thiết bị 37

Bảng 3.3 Số lượng và vật liệu chế tạo khung trên thiết bị 40

Bảng 3.4 Thông số kỹ thuật của cụm gá trục xoay 45

Bảng 3.5 Kích thước lắp ghép của cụm gá trục xoay 45

Bảng 3.6 Số lượng và vật liệu chế tạo cụm gá trục xoay 47

Bảng 3.7 Số lượng và vật liệu chế tạo cụm gá xy lanh 54

Bảng 3.8 Hiệu suất của xy lanh thủy lực theo áp suất 64

Bảng 3.9 Thông số kỹ thuật của xy lanh thủy lực 66

Bảng 3.10 Thông số kỹ thuật của động cơ điện 69

Bảng 3.11 Thông số kỹ thuật của thùng chứa dầu 71

Bảng 3.12 Thông số kỹ thuật của bơm nước 74

1

LỜI NÓI ĐẦU

Độ ổn định tĩnh ngang là một chỉ tiêu quan trọng cần phải kiểm tra đối với xe

cơ giới sản xuất lắp ráp, cải tạo Ở các nước có nền công nghiệp phát triển như Mỹ, Nhật, châu Âu thì chỉ tiêu về độ ổn định tĩnh ngang là chỉ tiêu kiểm tra bắt buộc đối với xe cơ giới trước khi đưa ra thị trường Việc đo góc lật ngang tĩnh có ý nghĩa trong thử nghiệm ổn định của ô tô, làm cơ sở thiết kế ô tô và đường giao thông Mặt khác thiết bị này có thể sử dụng để xác định trọng tâm của xe cũng như nghiên cứu đặc tính của hệ thống treo khi xe hoạt động trên đường nghiêng Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt thiết bị đo góc lật ngang tĩnh là rất cần thiết

Hiện nay, thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của ô tô đã được sản xuất và bán tại các nước có nền công nghiệp phát triển, tuy nhiên giá thành rất cao Nhằm tiết kiệm kinh phí khi nhập khẩu thiết bị nhưng vẫn đảm bảo được các yêu cầu kỹ thuật phù hợp với tiêu chuẩn quốc tế, khu vực và Việt Nam, việc nghiên cứu chế tạo thiết bị

đo góc lật ngang tĩnh của ô tô là rất cần thiết Nhờ sự hướng dẫn tận tình của của TS

Dương Ngọc Khánh thực hiện đề tài “Nghiên cứu thiết kế thiết bị xác định góc

lật ngang tĩnh cho xe bus hai tầng sản xuất tại Việt Nam phục vụ công tác kiểm

định”

Trong lúc làm đề tài cũng không tránh khỏi thiếu sót Em sẽ cố gắng hoàn thiện nghiên cứu Em xin được trân trọng cảm ơn Thầy Dương Ngọc Khánh đã hỗ trợ trong quá trình thực hiện đề tài này

1 CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1 Tình hình trên thế giới liên quan tới vấn đề nghiên cứu

Tại các nước có nền công nghiệp phát triển, thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của

ô tô được trang bị hầu hết tại các Trung tâm thử nghiệm lớn, các viện nghiên cứu thiết kế, các Trung tâm kiểm định Các nhà sản xuất đã sản xuất ra những thiết bị có tính năng hiện đại và tự động hóa cao, ứng dụng được các công nghệ mới nhất của khoa học Tại Mỹ, các thiết bị kiểm tra đo góc lật ngang tĩnh của ô tô tại Trung tâm thử nghiệm Nevada cho phép kiểm tra được góc lật ngang tĩnh của các đoàn xe, xe chở công ten nơ, các xe khách đường dài, xe tải hạng nặng, xe ô tô quân sự… tại Đức, Pháp các hãng chế tạo thiết bị lớn cũng chế tạo thiết bị cho phép thử được các

xe siêu trường siêu trọng Tại Nhật Bản hãng NIPPON TOKKI cũng sản xuất các thiết bị hiện đại xuất khẩu sang Châu Âu, Trung Quốc…

Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh dùng để kiểm tra, đánh giá ổn định và giới hạn lật của ô tô Nó cũng hữu ích như là một phương tiện nghiêng cứu quá trình lật và phản ứng của hệ thống treo, định lượng một số thông số quan trọng của xe ảnh hưởng đến mức độ ổn định Ngoài ra thiết bị này còn được sử dụng để xác định trọng tâm của xe Các loadcell được đặt dưới các lốp xe để đo tải trọng tức thời, các thiết bị được dùng để giám sát độ võng của hệ thống treo

Do phương tiện và đường có mối liên hệ chặt chẽ với nhau nên việc nghiên cứu ổn định của xe là rất cần thiết Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh có thể được sử dụng để nghiên cứu ổn định của xe giúp cho việc phát triển các dòng xe của các công ty sản xuất ô tô, cũng như giúp cho việc thiết kế đường giao thông Vì vậy thiết bị này được sử dụng khá phổ biến ở nhiều nước trên thế giới Hiện nay, một số hãng chế tạo thiết bị thử nghiệm ở nước ngoài có thể cung cấp các thiết bị này nhưng ở dạng đơn chiếc theo đơn đặt hàng và giá thành cao Ví dụ: Trung tâm thử nghiệm ô tô Nevada - Mỹ (NATC), Trung tâm Millbrook – Anh, Trung tâm nghiên cứu đường giao thông Australia, Công ty Man – Đức, Viện nghiên cứu đường và giao thông quốc gia Thụy Điển …

 Một số thiết bị đo góc lật ngang tĩnh trên thế giới

3

- Một thiết bị khác được nghiên cứu bởi Công ty MAN (Đức) hợp tác với Đại học Hanover Thiết bị này sử dụng cơ cấu nâng là cơ cấu trục vít – đai ốc

Hình 1.1 Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của Công ty Man – Đức

- Liên quan đến việc nghiên cứu đường giao thông, Viện nghiên cứu đường và giao thông quốc gia Thụy Điển mới đây đã chế tạo thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của ô tô Thiết bị này sử dụng hệ thống xy lanh thủy lực làm cơ cấu đẩy và có thể điều chỉnh được phần di động phù hợp với vị trí trục của mỗi chiếc xe được thử nghiệm Thiết

bị này được sử dụng để nghiên cứu và đưa ra một chỉ tiêu về lật ngang trong tiêu chuẩn của Thụy Điển cho các xe tải có tải trọng lớn

- Trung tâm nghiên cứu công nghiệp Quebec – Canada: Các thông số của thiết bị được cho trong bảng 1.1

Bảng 1.1 Thông số kỹ thuật của thiết bị

Ngoài ra còn có các dụng cụ, thiết bị phụ trợ: các loadcell được đặt ở dưới mỗi cầu (9 cầu) Góc nghiêng được thu thập và chuyển đổi đưa về bộ vi xử lý để xác định trọng tâm của xe

Hình 1.2 Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh

Ngoài ra còn có một số trung tâm khác như: Viện nghiên cứu giao thông Đại học Michigan – Mỹ (UMTRI), Bushman Avontec – Mỹ …

- Trung tâm thử nghiệm ô tô Nevada – Mỹ (NATC): Thiết bị của NATC có bề mặt rộng hơn 800 feet vuông và có khả năng nâng tải xấp xỉ 35.000 pounds Thiết bị này

có thể sử dụng để xác định ngưỡng ổn định tĩnh ngang của nhiều kiểu loại và kích

cỡ xe như: xe khách, xe tải, xe kéo moóc, xe cứu hỏa, xe cứu thương, xe công trình,

xe khai thác mỏ, máy nông nghiệp

Hình 1.3 Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của NATC

Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh ngoài việc đo góc lật ngang tĩnh, xác định trọng tâm của xe còn sử dụng để thử nghiệm động lực học của xe bao gồm giới hạn làm việc trên dốc nghiêng, khả năng làm việc của hệ thống treo và thử nghiệm chứng nhận theo tiêu chuẩn của MIL-STD và FMVSS Các thông số kỹ thuật của thiết bị

1.2 Tình hình nghiên cứu tại Việt Nam

Thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của ô tô là thiết bị cần thiết phục vụ công tác thử nghiệm xe cơ giới cải tạo, sản xuất lắp ráp theo tiêu chuẩn, quy chuẩn và quy định hiện hành

Hiện nay, trên thế giới, tại hầu hết các nước đều được trang bị thiết bị này (Mỹ, Đức, Đài Loan, Nhật Bản, ), tuy nhiên ở Việt Nam do giá thành nhập khẩu thiết bị cao (từ 5 đến 16 tỷ VNĐ tùy theo cấu hình) và điều kiện kinh tế khó khăn nên chưa được trang bị thiết bị này để phục vụ công tác kiểm tra cải tạo, kiểm tra xe sản xuất lắp ráp

Cùng với sự phát triển của hạ tầng giao thông, các xe cơ giới tham gia giao thông trên đường với tốc độ cho phép ngày càng cao, tải trọng lớn nên đòi hỏi tính

ổn định của ô tô phải nâng cao, do đó việc kiểm tra đo góc lật ngang tĩnh của ô tô là bắt buộc, trong đó cần áp dụng sử dụng thiết bị để kiểm tra Với các xe cải tạo và sản xuất lắp ráp, xác định việc cải tạo phù hợp với tính toán thiết kế, nâng cao độ chính xác, giảm được sức lao động và nâng cao năng suất.Đặc biệt là các loại xe bus

có chiều cao trọng tâm lớn như xe bus hai tầng ghế

1.3 Tiêu chuẩn liên quan đến độ ổn định tĩnh ngang

 Tiêu chuẩn Châu Âu:

- ECE R107: Uniform provisions concerning the approval of double-deck

larger passenger vehicles with regard to their general construction

- ECE R111: Uniform provisions concerning the approval of tank vehicles of categories N and O with regard to rollover stability

- Directive 2001/85/EC: Relating special provisions for vehicles used for the

carriage of passengers comprising more than eight seats in addition to the driver’s seat

- ISO 14791: Road vehicles – Heavy commercial vehicle combinations and articulated buses – Lateral stability test procedures

- ISO 16333 : Heavy commercial vehicles and buses – Steady- state rollover threshold – Tilt- table test method

 Tiêu chuẩn Mỹ:

- SAE J2180 : A tilt table procedure for measuring the static rollover

threshold for heavy trucks

 Tiêu chuẩn Trung Quốc:

GB/T 14172 : Static roll stability test method for motor vehicles

 Tiêu chuẩn, quy chuẩn Việt Nam:

Tại Việt Nam hiện nay, đã có chỉ tiêu đánh giá góc ổn định tĩnh ngang trong 2 quy chuẩn QCVN 09:2011/BGTVT và QCVN 10:2011/BGTVT nhưng chưa có trung tâm, viện nghiên cứu nào nghiên cứu ứng dụng thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của ô tô trong công tác thử nghiệm xe cơ giới Việc đo góc lật ngang tĩnh có ý nghĩa trong thử nghiệm ổn định của ô tô, làm cơ sở thiết kế ô tô và đường giao thông Mặt khác thiết bị này có thể sử dụng để xác định trọng tâm của xe cũng như nghiên cứu đặc tính của hệ thống treo khi xe hoạt động trên đường nghiêng Vì vậy việc nghiên cứu, thiết kế, lắp đặt thiết bị đo góc lật ngang tĩnh là rất cần thiết Hiện tại cục đăng kiểm xe cơ giới tại Hà Nội đang có các thiết bị đo góc lật tĩnh ngang cho xe bus có chiều dài 8,5m

1.4 Mục đích, nội dung, phương pháp nghiên cứu

Mục đích nghiên cứu

Xe khách hiện được thiết kế với hiệu quả vận chuyển tối đa mà vẫn đảm bảo tính

ổn định chuyển động Ngày nay xe khách được thiết kế với kích thước lớn và bố trí nhiều tầng khách Vì vậy khả năng xe bị mất ổn định là lớn nên đề tài được thực hiện với mục tiêu thiết kế mô hình thiết bị góc lật tĩnh ngang cho 1 loại xe khách

7

lớn có hai tầng ghế nhằm xác định góc lật ngang tĩnh trong trường hợp quay vòng đều giả định

Phương pháp nghiên cứu:

Đề tài mới thực hiện bằng phương pháp lý thuyết thông qua sử dụng các tính toán

và phần mềm thiết kế để thiết kế các hệ thống, cụm chi tiết của một bố thiết bị xác định góc lật tĩnh ngang cho loại xe bus 2 tầng ghế sản xuất lắp ráp tại Việt Nam

Nội dung nghiên cứu

Đề tài được thực hiện theo 3 chương:

Chương 1: Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

Chương 2: Cơ sở lý thuyết về ổn định ngang của ô tô

Chương 3 : Thiết kế thiết bị xác định góc lật ngang tĩnh cho xe bus 2 tầng sản xuất lắp ráp tại Việt Nam

2 CHƯƠNG 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ ỔN ĐỊNH NGANG Ô TÔ 2.1 Lý thuyết về ổn định ngang của ô tô

Tính ổn định của ô tô là một trong những tính chất khai thác quan trọng của

ô tô Trong trường hợp tổng quát nó được hiểu là khả năng đảm bảo giữ được quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu trong mọi điều kiện khai thác khác nhau như khi quay vòng, khi phanh hoặc khi chuyển động trên đường dốc… Trong những điều kiện khai thác phức tạp như vậy, ô tô cần giữ được quỹ đạo chuyển động sao cho không bị trượt hoặc bị lật đổ Tính ổn định của ô tô kém sẽ làm giảm tốc độ an toàn chuyển động và dễ gây ra các tai nạn nguy hiểm

Hiện tượng mất ổn định ngang thường xuất hiện do sự trượt ngang các bánh

xe, hoặc lật đổ ô tô trong mặt phẳng thẳng góc với trục dọc của nó Các thông số giới hạn của ổn định ngang là: tốc độ giới hạn theo điều kiện trượt ngang vght(km/h), tốc độ giới hạn theo điều kiện lật đổ vghl (km/h), góc ổn định tĩnh ngang: hệ

số ổn định ngang

Vấn đề ổn định ngang của ô tô có thể chia làm 3 trường hợp:

- Khi ô tô quay vòng trên đường bằng;

- Khi ô tô chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang;

- Khi ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang

2.1.1 Ổn định ngang khi ô tô quay vòng trên đường bằng

Xét trường hợp ô tô quay vòng ổn định trên đường bằng, bỏ qua ảnh hưởng

độ nghiêng ngang của thùng xe và độ đàn hồi của lốp, sự trượt ngang của các bánh

xe có thể xuất hiện do tác dụng của lực quán tính li tâm ở thời điểm lực ngang bằng lực bám ngang của bánh xe với mặt đường

Tốc độ giới hạn theo điều kiện trượt ngang vght được tính theo công thức:

v 3, 6 gR (2.1) Trong đó:

R – Bán kính quay vòng

φY – Hệ số bám ngang

Khi ô tô quay vòng ở tốc độ v = vght sự trượt ngang có thể không xảy ra trừ trường hợp có thêm lực kích thích như gió bên, va đập bên của bánh xe với đường

Xét từ góc độ an toàn chuyển động thì trường hợp ô tô bị lật đổ nguy hiểm hơn trường hợp bị trượt ngang Điều kiện để ô tô bị trượt ngang xảy ra trước khi bị lật đổ là vghl > vght nghĩa là

Y g

B2h   (2.3)

Trong đó:

B – Chiều rộng vết bánh xe

hg – Chiều cao trọng tâm của xe

2.1.2 Ổn định của ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang

Khi ô tô chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang thì lực ngang gây mất

ổn định ngang là thành phần trọng lượng song song với mặt phẳng nghiêng Góc giới hạn nghiêng ngang của đường theo điều kiện trượt ngang được xác đinh theo công thức:

tg   (2.4) Góc giới hạn nghiêng ngang của đường theo điều kiện lật đổ được xác đinh theo công thức:

ghl

g

Btg

2h

  (2.5)

Trong các giới hạn ổn định ngang còn có một thông số khác đó là hệ số ổn định ngang:

n

g

B2h

  (2.6)

Trong thực tế khai thác thì hệ số ổn định ngang luôn thay đổi vì chiều cao trọng tâm phụ thuộc vào mức độ tải trọng và loại hàng hóa xếp trên xe Do vậy, khi tính toán thiết kế cần sử dụng giá trị cực đại của hệ số bám ngang

- Trước khi bị lật đổ thì ô tô bị trượt ngang, lúc đó xuất hiện lực quán tính li tâm ở giá trị nào đó có thể gây ra lật ngang ngay cả khi  n 1

- Ở thời điểm các bánh xe ngừng trượt ngang (do va chạm vào chướng ngại vật) nhưng do quán tính tác dụng trọng tâm còn tiếp tục di chuyển, khi đến vị trí nhất định ô tô sẽ bị lật ngang

2.1.3 Ổn định ngang ô tô khi quay vòng trên đường nghiêng ngang

Trong thực tế khai thác còn thường gặp trường hợp ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang Trường hợp này ngoài thành phần trọng lượng song song với mặt đường còn xuất hiện lực quán tính li tâm gây mất ổn định ngang

Tốc độ giới hạn theo điều kiện trượt ngang vght và theo điều kiện lật đổ vghl được tính theo công thức (2.7) và (2.8)

Y ght

11

g ghl

g

arctg2h Rg Bv

ghl

g

Barctg2h

  (2.10)

2.1.4 Các thông số ảnh hưởng đến ổn định ngang của ô tô

Có rất nhiều thông số khai thác và thông số kết cấu ảnh hưởng đến độ ổn định ngang của ô tô Chúng ta xét ảnh hưởng của một số thông số cơ bản như góc nghiêng thân xe, trọng tâm ô tô và vết bánh xe, cách xếp hàng hóa trong thùng xe, chất lượng mặt đường, bán kính quay vòng và độ nghiêng ngang của mặt đường

 Chiều cao trọng tâm ô tô hg và chiều rộng tâm vết bánh xe

Trọng tâm có một vai trò rất quan trọng trong ổn định của ô tô Trọng tâm là một điểm mà khối lượng của vật thể tập trung tại đó Có thể hiểu rằng ổn định của ô

tô rất quan trọng trong việc ngăn ngừa tai nạn do lật xe Lật xe xảy ra khi xe chuyển động vì vậy ta cần xác định trọng tâm động lực học Một số yếu tố ảnh hưởng đến

vị trí của trọng tâm động lực học là: hệ thống treo, kích cỡ và đặc tính lốp, khối lượng toàn bộ và phân bố khối lượng của xe

Khi người lái quay vòng, có một lực bên tác dụng lên xe làm thay đổi giá trị phản lực thẳng đứng, chuyển vị vủa hệ thống treo và làm biến dạng lốp thay đổi Đó

là nguyên nhân làm thay đổi trọng tâm của xe Thiết bị để xác định trọng tâm của xe

là thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của ô tô có thể mô phỏng lực bên tác dụng lên xe và những dịch chuyển của hệ thống treo Với thiết bị này khi nghiêng xe theo chiều dọc, phân bố khối lượng của xe thay đổi làm dịch chuyển hệ thống treo, làm thay

đổi trọng tâm của xe Xe nghiêng đến giới hạn cực đại của ổn định và xảy ra hiện tƣợng lật, góc cực đại gọi là góc ổn định tĩnh ngang Hiện tƣợng lật xảy ra khi Nrgần tới 0 Công thức xác định góc ổn định tĩnh ngang:

Bc : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến bánh xe trái

hg : Chiều cao trọng tâm

 Góc nghiêng thân xe và hiện tượng lắc ngang

Khi xác định các thông số ổn định ngang của ô tô, chúng ta chưa tính đến góc nghiêng thân xe do tác dụng của lực ngang PjY và ảnh hưởng của các phần tử đàn hồi Góc nghiêng thân xe được tính theo công thức:

jY n n

ổn định ngang của ô tô càng giảm

Khi nghiên cứu về ổn định của ô tô có một vấn đề không thể bỏ qua đó là vấn đề lắc ngang Khi nghiên cứu vấn đề này ta xây dựng một mô hình phẳng như hình 2.2: xe quay vòng đều, lốp và hệ thống treo quy dẫn vào thành một cấu trúc tương đương

Hình 2.2 Mô hình động lực học của xe trong quay vòng ổn định

B

hg

Phương trình cân bằng mô men qua trung điểm của vết bánh xe

W.h.ay (F2 F ).B / 2 W.1  y (2.20)

Trong đó:

ay – Gia tốc bên

Fi – Tải trọng phân bố lên lốp thứ i

hg – Chiều cao trọng tâm

- Coi thân xe là cứng tuyệt đối:

Δy = 0, Khi đó y y max

Khi giá trị ay = 0,45g là giới hạn ổn định

- Nếu tính đến ảnh hưởng của lốp và hệ thống treo thì giới hạn này là 0,36g

- Cấu trúc tương đương của hệ thống treo và khung xe và vị trí lệch tâm của phụ tải

là nguyên nhân dịch chuyển trọng tâm của xe

 Ảnh hưởng của phần tử đàn hồi, thanh ổn định đến ổn định của ô tô

* Mô men đàn hồi chống lật của các cầu, độ cứng góc nghiêng thân xe

Khi xem xét góc nghiêng thân xe ψ, có thể coi là mặt đường nghiêng đi một góc tương ứng Sự nghiêng này xảy ra do sự thay đổi của phản lực thẳng đứng giữa hai bên bánh xe của một cầu Mô men đàn hồi chống lật được tính theo công thức:

'

M C  (2.22)

2 i

15

Trong đó:

M’ni – Mô men đàn hồi chống lật của xe

Cg – Độ cứng góc nghiêng cầu xe [N.m/rad]

Ck – Độ cứng của phần tử đàn hồi đặt tại bánh xe [N/m]

Bi – Chiều rộng vết bánh xe thứ i

Góc nghiêng thân xe đƣợc tính bằng tổng độ cứng góc nghiêng của các cầu xe

Hình 2.3 Ảnh hưởng của một số yếu tố đến ổn định lắc ngang của ô tô

Sự tăng góc nghiêng thân xe ψ dẫn tới sai lệch tải trọng thẳng đứng các bánh

xe của cùng một cầu sẽ lớn Để giảm ψ thường yêu cầu Cg lớn hợp lý, vì rằng Cgảnh hưởng đến độ êm dịu chuyển động, tính điều khiển, tính ổn định của ô tô

Từ lý thuyết ô tô về độ êm dịu rút ra: độ cứng của phần tử đàn hồi lớn gây nên gia tốc dao động thẳng đứng của thân xe sẽ cao, làm xấu tính tiện nghi của ô tô trong sử dụng Bởi thế phải có phần tử đàn hồi sao cho đảm nhận chức năng tăng độ cứng chỉ khi thân xe bị nghiêng Thanh ổn định ngang đảm bảo chức năng này Thanh ổn định ngang làm tăng sai lệch của phản lực thẳng đứng ΔZ, bởi vậy tăng được mô men đàn hồi chống lật, giảm được góc nghiêng thân xe Ngược lại đối với

ô tô quay vòng thiếu, cần giảm sự sai lệch của phản lực thẳng đứng, hoặc giảm nhỏ

mô men đàn hồi chống lật của cầu xe

2.1.5 Sự thay đổi của tải trọng thẳng đứng và vấn đề ổn định của ô tô

Khi xe quay vòng hoặc chạy trên đường nghiêng, do tác động của lực bên, gia tốc bên, sự thay đổi phân bố tải trọng dẫn đến làm dịch chuyển trọng tâm của xe

và gây lật Trong nhiều cấu trúc của hệ treo, sai lệch của tải trọng thẳng đứng của bánh xe phía phải và phía trái làm thay đổi góc lệch bên của bánh xe trên cùng một cầu và tạo nên sự thay đổi góc lệch tâm trục cầu xe (góc lệch hướng cầu xe) Khi sự sai lệch tải trọng thẳng đứng càng lớn làm tăng góc lệch hướng của xe càng nhiều

Do vậy dẫn tới sự làm xấu tính chất quay vòng của ô tô

Khi nghiêng xe, tải trọng của xe được chia làm 2 thành phần hình 2.4

- Thành phần lực W.sinβ mô phỏng lực bên

- Thành phần lực W.cosβ mô phỏng tải trọng tác dụng lên sàn nghiêng

17

Hình 2.4 Phương pháp đo góc ổn định tĩnh ngang

Tỷ lệ giữa hai thành này mô phỏng gia tốc bên được tính theo công thức:

ays   t g w.sin / w.cos  (2.25) Trong đó:

ays – Gia tốc bên

β – Góc nghiêng của sàn nghiêng

W – Khối lượng của xe Giá trị của tgβ như một định mức về ổn định tĩnh ngang Khi nghiêng xe cả tải trọng thẳng đứng và tải trọng bên đều giảm bởi hệ số cosβ Bởi vì tải trọng thẳng đứng quy đổi của xe do ảnh hưởng của lốp và hệ thống treo có thể làm tăng nhẹ chiều cao trọng tâm xe, do đó làm giảm ổn định tĩnh ngang ở mức thấp Đồng thời tải trọng bên cũng bị giảm do hệ số cosβ, xu hướng làm giảm ổn định tĩnh ngang ở mức cao

Đồ thị liên hệ giữa góc ổn định tĩnh ngang và gia tốc bên cho trong hình 2.5

Hình 2.5 Đồ thị liên hệ giữa góc ổn định tĩnh ngang và gia tốc bên

2.2 Nguyên lý đo độ ổn định tĩnh ngang

Thay bằng việc thử nghiệm trên đường với chi phí cao người ta đã xây dựng một thiết bị thử và phương pháp đo Phương pháp đo là một mô phỏng hiện tượng vật lý khi xe quay vòng đều và xác định giới hạn lật, đo góc ổn định tĩnh ngang Trong phương pháp này, xe được đặt lên một sàn nghiêng như hình 2.4 Các thiết bị

đo lực được đặt đồng thời ở từng bánh xe, mô phỏng lực li tâm khi xe quay vòng Sàn nghiêng được nghiêng từ từ đáp ứng việc mô phỏng ảnh hưởng của quá trình chuẩn tĩnh tới sự tăng dần của gia tốc bên khi xe quay vòng

19

Hình 2.6 Sàn nghiêng Thiết bi đo góc lật ngang tĩnh

1 Sàn nghiêng; 2 Khung dưới; 3 Cột gá lan can;

4 Cơ cấu đẩy (xy lanh thủy lực); 5 Cụm gá trục xoay; 6 Cụm gá xy lanh

Hình 2.7 Hình ảnh thiết bị đo góc lật ngang tĩnh

Phương pháp đo này có những sai số nhất định Đó là sự phân bố lực bên giữa các lốp của các cầu Lực bên được xác định từ mô hình đường – lốp và cân bằng với mô men quay thân xe Phân bố phản lực bên giữa các cầu phụ thuộc vào đặc tính tương đương của lốp và hệ thống treo Một sai số nữa nằm ở góc trượt ngang của xe Một thiết bị đo góc lật ngang tĩnh gồm các hệ thống, chi tiết như hình 2.6 dưới đây:

- Hệ thống dẫn động cơ khí

- Hệ thống thủy lực

- Hệ thống điều khiển

- Thiết bị đo góc nghiêng

- Thiết bị hiển thị kết quả đo

2.2.1 Hệ thống dẫn động cơ khí và thủy lực

Hệ thống dẫn động cơ khí có nhiệm vụ đẩy sàn nghiêng quay phẳng quanh một trục Đồng thời giữ cho sàn nghiêng luôn ổn định không bị vặn xoắn Tốc độ

21

quay của sàn nghiêng được tính toán sao cho hệ thống treo và lốp ô tô không bị thay đổi trạng thái đột ngột

Nguyên lý gia tải thủy lực

Hiện nay thiết bị đo góc lật ngang tĩnh của ô tô thường sử dụng cơ cấu đẩy là xy lanh thủy lực, áp suất dầu được tạo ra bởi bộ nguồn thủy lực Sơ đồ nguyên lý hoạt động như hình 2.8:

M

1

2 3

6 4 5

9 8 7

13 11

Hình 2.8 Sơ đồ hệ thống gia tải thủy lực

* Nguyên lý gia tải

- Hành trình tăng tải hình 2.9a

Hành trình tăng tải là hành trình pit tông tăng dần lực đẩy và góc nghiêng của sàn nghiêng tăng dần Việc tăng góc nghiêng diễn ra từ từ và êm dịu

Khi tăng tải panel điều khiển sẽ điều khiển đồng thời 2 tín hiệu là: mở máy bơm dầu và mở van phân phối (chiều tăng tải) Dầu từ thùng dầu (1) được bơm (4) bơm lên đường ống và tạo ra một áp suất Áp suất dầu trong đường ống được duy trì nhờ van một chiều (9) và được hiển thị trên đồng hồ (11) Dầu trong đường ống

được phân phối đều cho 3 xy lanh thủy lực (17) thông qua van phân phối (14) điều khiển điện AC 220 Van phân phối (14) có nhiệm vụ điều khiển việc cấp dầu vào khoang dưới của xy lanh Áp suất ở khoang dưới trong xy lanh tăng lên làm dịch chuyển pit tông và tạo ra lực đẩy Thế năng của dầu được chuyển đổi thành động năng của pit tông Đồng thời dầu trong khoang trên xy lanh được hồi về thùng dầu qua van cân bằng (15), van phân phối (14) và bộ lọc hồi (2)

a – Tăng tải b – Giảm tải

13 11

9 8 7

13 11

13 11

9 8 7

13 11

10

15 16

Đường cấp dầu Đường hồi dầu

23

c – Dừng khi tăng tải d – Dừng khi giảm tải

Hình 2.9 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống gia tải thủy lực

Việc tăng tải hoặc giảm tải được điều khiển bởi panel điều khiển (12)

- Giữ tải hình 2.9c,d

Khi ngừng tăng tải hoặc giảm tải (sàn nghiêng ở vị trí trung gian), bơm dầu

bị ngắt và van tín hiệu điều khiển van phân phối bị ngắt Áp suất dầu trong đường ống trước (tăng tải), sau (giảm tải) của van cân bằng giảm xuống, van này đóng lại

và giữ một áp suất nhất định trong hệ thống

* Nguyên lý hoạt động của van phân phối

Hình 2.10 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của van phân phối

Tại vị trí làm việc ban đầu của van hình 2.10a tất cả các nhánh (ống) nối với van A, B, P, T đầu bị khóa và xi lanh đứng yên Khi con trượt (phần tử điều khiển)

dưới tác động của tín hiệu điều khiển bị đẩy sang trái như hình 2.10b nhánh A và P,

B và T được nối với nhau Chất lỏng đi từ bơm qua cửa P, A đi và xy lanh sinh lực đẩy, chất lỏng ở khoang trên đi qua cửa B, T về thùng chứa Khi con trượt dưới tác động của tín hiệu điều khiển bị kéo sang phải như hình 2.10c Nhánh A và T, P và B thông nhau Chất lỏng đi từ bơm đổ vào khoang trên xy lanh, đẩy xy lanh về vị trí ban đầu Chất lỏng từ khoang pit tông theo cửa A, P đổ về thùng chứa

Dựa vào số lượng ống nối, và vị trí làm việc của van người ta đưa ra các gọi tên van “Van phân phối x/y” trong đó:x – số lượng ống nối tới van; y – số vị trí làm việc của van

Hình 2.11 Sơ đồ van phân phối

2.2.2 Nguyên lý bảo vệ quá tải

Khi xảy ra hiện tượng quá tải (khối lượng xe thử nghiệm vượt mức cho phép hoặc cơ cấu nâng bị kẹt …) pit tông không dịch chuyển được, bơm vẫn hoạt động,

áp suất dầu trong đường ống sau bơm tăng lên đột ngột vượt quá mức giới hạn cho phép Lúc này van an toàn tổng sẽ mở ra để bảo vệ hệ thống và dầu sẽ hồi về thùng chứa

Với cơ cấu nâng được lựa chọn là xy lanh thủy lực thì việc chống quá tải được thực hiện thông qua van an toàn

25

Hình 2.12 Van an toàn

Van an toàn là thiết bị thủy lực dùng đề điều chỉnh áp suất trong mạch thủy lực Van an toàn thuộc nhóm thiết bị điều chỉnh áp suất đầu vào Nhiệm vụ chính của van an toàn là bảo vệ mạch thủy lực khỏi sự tăng áp vƣợt giá trị định mức (giá trị định mức đƣợc cài đặt sẵn ) Trong quá trình làm việc Van an toàn luôn ở trạng thái đóng Khi áp suất đầu vào của van vƣợt giá trị định mức van an toàn mở ra cho phép một phần dầu chảy qua van về thùng chứa

Van an toàn có 2 loại: van an toàn tác động trực tiếp và van an toàn tác động gián tiếp

* Van an toàn tác động trực tiếp

Sơ đồ hoạt động của van an toàn tác động trực tiếp đƣợc mô tả trong (hình 2.12) Trong đó:

FF – Lực lò xo

Fhyd – Áp lực chất lỏng

PE – Áp suất tại cửa vào

PA – Áp suất tại cửa ra của van an toàn (chính là áp suất khí quyển)

Hình 2.13 Van an toàn tác động trực tiếp

Áp suất định mức đã được xác định trước khi thiết kế bằng cách điều chỉnh độ nén

của lò xo và chọn độ cứng của lò xo

 Tại thời điểm bắt đầu mở van ta có:

PE0 – Áp suất tại thời điểm mở

h0 – Khoảng bị nén ban đầu của lò xo

Hình 2.14 Trạng thái van mở hoàn toàn

Áp suất định mức của van:

Từ công thức (2.29) và (2.36) ta nhận thấy PEd < PE0 Đây chính là nguyên nhân làm

cho van dao động khi áp suất tại cửa vào của van nằm trong khoảng [PEd – PE0]

Hiện tượng này gây ảnh hưởng xấu tới kết quả điều chỉnh áp suất Vì vậy cần phải

triệt tiêu dao động Để triệt tiêu dao động người ta gắn thêm vào van bộ phận chống

rung :

Hình 2.15 Phần tử chống rung

Bộ phận chống rung gồm một pit tông có thanh đẩy gắn chặt vào van Có 2 phương

án

- Pit tông kết hợp với van tiết lưu (1)

- Pit tông với mặt vát phẳng (2)

Để khắc phục nhược điểm của van an toàn tác động trực tiếp người ta sử dụng van

an toàn tác động gián tiếp

* Van an toàn tác động gián tiếp

Sơ đồ van an toàn tác động gián tiếp

Nguyên lý hoạt động:

 Khi áp suất cửa vào van PV < PE0, ta có Pb < Pa van phụ (5) đóng và van chính cũng đóng

Hình 2.16 Van an toàn tác động gián tiếp

1 – Vỏ van chính;2 – Van tiết lưu;3 – Pit tông;4 – Lò xo chính;5 – Van an toàn tác động trực

tiếp

 Khi áp suất cửa vào van PV > PE0 , van phụ (5) mở, dầu chảy từ cửa vào qua van tiết lưu (2) – qua van (5) – vào thùng chứa Do có dòng chảy qua van tiết lưu (2) sẽ tạo biến thiên áp suất ΔP = Pb – Pa Biến thiên áp suất sinh lực đẩy pit tông (3) di chuyển lên trên, đồng thời kéo van đi lên chuyển van sang trạng thái mở cho phép dầu đi qua Lưu ý khi thiết kế cần tính toán lò xo (4) và tiết diện van tiết lưu (2) để đảm bảo lực sinh ra do biến thiên áp suất lớn hơn tổng lực lò xo, trọng lượng của pit tông và van

 Van chính trở về trạng thái đóng khi van phụ (5) đóng Van an toàn tác động gián tiếp tuy khắc phục được những nhược điểm của van an toàn tác động trực tiếp nhưng vẫn có những nhược điểm nhất định

- Kích thước nhỏ gọn, độ kín khít cao

29

- Tốc độ phản ứng thấp hơn so với van an toàn tác động trực tiếp

2.3 Nguyên lý đo góc nghiêng

Có 3 phương pháp đo góc nghiêng

- Sử dụng thước đo

- Sử dụng cảm biến đo góc nghiêng

- Sử dụng rotary encoder

* Thước đo góc

Hình 2.17 Thước đo góc Hình 2.18 Cảm biến đo góc nghiêng

Thước đo góc được sử dụng khá phổ biến để đo các góc từ 00 ÷ 1800 Khi đo góc ta cần cố định một đầu thước, đầu kia sẽ mở cùng với góc cần đo Góc đo được

sẽ đọc trên vạch chia hoặc trên hàn hình hiển thị (thước điện tử)

* Cảm biến đo góc nghiêng

Cảm biến đo góc nghiêng có cấu tạo gồm một accelerometer và một màn hình hiển thị giá trị góc đo được hình 2.17 Accelerometer dùng để đo góc nghiêng dựa vào giá trị gia tốc tĩnh Ta biết gia tốc trọng trường g luôn không đổi Khi cảm biến accelerometer thực hiện chuyển động quay, hệ trục tọa độ xyz gắn liền với nó cũng quay theo, với mỗi giá trị khác nhau của accelerometer trong không gian, hình chiếu của gia tốc trọng trường g lên hệ trục tọa độ xyz đó sẽ cho ra những giá trị khác nhau phụ thuộc vào góc hợp bởi phương ngang của mỗi trục

Hình 2.19 Sơ đồ đo góc nghiêng

Ta gọi trục nằm ngang là (Δ), góc nghiêng là θ Ta có :

Giá trị gia tốc tĩnh đọc được từ tín hiệu ra của accelerometer chính là hình chiếu của

g lên mỗi trục tương ứng Như vậy ta sẽ xác định được :

x x

y y

z z

g

gg

gg

* Đo góc nghiêng sử dụng con lắc đơn và Rotary Encoder

Một con lắc đơn được gắn vào đầu trục của Encoder, Encoder được gá vào sàn nghiêng Khi sàn nghiêng nghiêng một góc θ thì con lắc đơn cũng nghiêng một góc

θ

- Cấu tạo của Rotary Encoder

Gồm một đĩa mã hóa k vành đồng tâm và k bộ ngắt quang học, mã hóa sinh ra một

từ nhị phân k bit biểu diễn 2k vị trí khác nhau của đĩa và đưa ra độ phân giải của góc

là 360/2k

31

Hình 2.20 Đo góc nghiêng sử dụng con lắc đơn và rotary encoder

- Nguyên lý hoạt động của Rotary encoder

Hình 2.21 Hình ảnh Rotary Encoder

Chùm tia sáng (2) đƣợc đi qua đĩa mã hóa (1) tới cảm biến quang (4) Khi đĩa mã hóa quay các tia sáng tác động tới cảm biến quang hình thành các xung điện Các tín hiệu đƣợc đƣa tới IC để giải mã góc quay

* Ƣu điểm:

- Luôn xác định đƣợc chính xác góc quay

θ

θ

- Có tín hiệu dạng xung điện vì vậy có thể sử dụng ở dạng số Thuận lợi cho quá trình tính toán và giao tiếp với các chíp xử lý

- Có độ phân giải cao

* Nhược điểm:

- Không có khả năng làm việc trong môi trường chịu lực và có nhiệt độ cao

Hình 2.22 Sơ đồ nguyên tắc đo của rotary encoder