đồ án khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm avl - tài liệu, ebook, giáo trình

Công dụng của băng thử phanh Bệ thử phanh là thiết bị tĩnh tại được thiết kế nhằm mục đích đánh giá hiệu quả hệ thông phanh thông qua việc đo thông số trong quá trình phanh trên các bán

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

LỜI NÓI ĐẦU

Cùng với sự phát triển của nền Kinh tế, Khoa học - Công nghệ, ngành Ôtô đang có những bước phát triển lớn mạnh để phù hợp với nhu cau và thị hiểu của người tiêu dùng Bên cạnh việc tạo ra nhiều mẫu mã, kiểu dáng đẹp, sang trọng, tính tiện nghi cao, hợp giá thành hay những cái tiến về tốc độ, về bảo vệ môi trường thì van dé an toàn cho người

sử dụng đang là một trong những mối quan tâm hàng đầu Từ thực tiễn của nước fa, van đề

an toàn giao thông đang là môi lo chung của toàn xã hội Một trong những yếu tố liên quan trực tiếp của ngành Cơ khí Động lực và sự an toàn của người tiêu dùng là hệ thống phanh Với mục đích đảm bảo an toàn cho người sử dụng, việc chấn đoán, kiểm tra, bảo

dưỡng sửa chữa hệ thống phanh đòi hỏi phải có những thiết bị máy móc chuyên dụng có

độ chính xác, tính tin cậy cao Xuất phát từ thực tế này, tôi chọn đề tài “Khảo Sát Băng Thứ Phanh Phòng Thí Nghiệm AVL“, một thiết bị liên quan đến việc kiểm tra, chân đoán

hệ thống phanh

Được sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em đã hoàn thành đồ án được giao, mặc dù vậy vẫn còn nhiều thiếu sót kính mong quý thầy cô, anh chị và bạn bè góp ý xây dựng Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2008 Sinh viên thực hiện:

Hồ Đình Minh Ngọc

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

MỤC LỤC

1 Mục đích, ý nghĩa để tài., ch HH H1 HH HH tre

2 Tổng quan về băng thử phanh

2.1 Công dụng của băng thử phanh

2.2 Yêu cầu cửa băng thử phanh

2.3.1 Phân loại bệ thử phanh -. .c c2 nh nh crey

2.3.2.6 Băng thử kiểu con lăn có cảm biến đo lực cccccc sss se

3 Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

3.1 Xuất xứ băng thử

3.2 Cấu tạo của băng thử

3.2.1 Câu tạo và nguyên lý hoạt động của băng thử

3.2.2 Khảo sát hệ dẫn động cơ khí

3.2.2.4.2.Con lăn quay trƠn - cà BS SH kh ky

3.2.3.2 Cảm biến đo lực phanh . ccc c2 2 12111111 SS SE sxy

3.2.3.2.1 Nguyên lý ChUng cọ nọ nh n nh nen hưện 3.2.3.2.2 Tính chất của chuyên đối điện trở lực căng

4.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh 2- 2-22 s+2z++£+ 43

4.1.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 43

4.1.4 Lực phanh riÊng ‹ -‹-cc SE Tnhh nh kh ren 47

4.1.5 Giản đồ phanh thực tẾ c2 2111112122221 1111111195251 11 1kg 47

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

4.1.6 Tiêu chuẩn kiểm tra phanh của Việt Nam 522222 cccccsscss2 49

4.2 Quy trình thử trên băng thỬ - c1 SE Eggn ng HH Hiến 50

5.1 Hiệu quả phanh tốt

5.2 Hiệu quả phanh kém

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

1 Mục đích, ý nghĩa đề tài

Để đảm bảo sự an toàn cho người sử dụng ôtô, phanh là hệ thống rất quan trọng, vì vậy việc kiểm tra hệ thống phanh cần phải có thiết bị chính xác, tính tin cậy cao Nhằm hiểu rõ hơn về vấn đề này, em tiến hành khảo sát thiết bị Băng Thử Phanh Phòng Thí Nghiệm AVL, đó là mục đích của đề tài

Đề tài này còn có ý nghĩa đối với các bạn sinh viên ngành Cơ khí Động lực

và với những ai quan tâm đến thiết bị kiểm tra phanh ôtô, là cơ sở đề tự thiết kế

những thiết bị có nhiều ưu điểm hơn, là tài liệu để nâng cấp, phục hồi sửa chữa

băng thử giúp cho việc sử dụng có hiệu quả hơn

2 Tống quan về băng thử phanh

2.1 Công dụng của băng thử phanh

Bệ thử phanh là thiết bị tĩnh tại được thiết kế nhằm mục đích đánh giá hiệu

quả hệ thông phanh thông qua việc đo thông số trong quá trình phanh trên các bánh

xe Tuỳ theo loại bệ thử mà ta có phương pháp đo đạc tính toán đê ra kêt quả khác nhau

2.2 Yêu cầu cứa băng thử phanh

Một bệ phanh được thiết kế hoàn chỉnh cần phải đảm bảo các yêu cầu đặt ra như sau:

- Về giá thành và kết cấu: bệ thử phanh phải có kết câu đơn giản, dễ chế tạo,

giá thành có thể chấp nhận được, kết câu bền vững chắc chắn

- Về độ chính xác: lực phanh phải phản ánh lên lực kế hoặc đồng hồ hiền thị

phải đảm báo độ chính xác, không phụ thuộc vào yếu tố chủ quan

- Về sử dụng điều chỉnh: vận hành bệ thử đơn giản, dễ dàng, thời gian thử

ngắn, chất lượng thử đạt yêu cầu

- Về tính vạn năng: đo được nhiều chủng loại xe khác nhau với các kích

thước chiều rộng cơ sở và các kiểu kích thước lốp khác nhau, tải trọng khác nhau trong phạm vi quy định

- Về chức năng đánh giá: xác định được nhiều yếu tố đánh giá hiệu quả phanh: lực phanh, quãng đường phanh, thời gian phanh v.v của mỗi bánh xe trên cùng một cầu và tính đồng thời phanh của các bánh xe

- Điều kiện làm việc của nhân viên vận hành, tính an toàn của thiết bị: bệ thử

phanh phải đám bảo an toàn khi đang hoạt động, điều kiện làm việc của nhân viên

được đảm bảo như: ô nhiễm, tiếng ồn vv

- Ngoài ra bệ thử phải có kích thước nhỏ gọn dé giảm diện tích bố tri cần thiết trong nhà xưởng, đễ bảo quản, tránh mưa nắng xuống bệ thử và các nhân viên kiểm tra xe

2.3 Phân tích một số loại băng thử phanh

2.3.1 Phân loại bệ thử phanh

Theo phương pháp tạo lực phanh, chia ra các loại sau:

- Bệ thử dùng động năng của xe:

Bệ thử này dùng nguyên lí hấp thụ động năng của ô tô khi phanh (bệ thử kiểu sàn di động) Động năng này có giá trị gần băng động năng chuyên động của ô tô ở

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

tốc độ phanh xác định Do thử ở tốc độ xác định nên kết quả khó chính xác, không

an toàn

- Bệ thử dùng năng lượng động cơ điện:

Bệ thử kiểu này dựa vào công suất của động cơ điện để dẫn động làm quay bánh xe (tang quay hoặc con lăn quay), kết quả thử không phụ thuộc vào công suất động cơ điện mà phụ thuộc vào các cơ cấu đo (cảm biến gia tốc phanh, cảm biến lực phanh vv ) nên kết quả đo đảm bảo tính chính xác

Bệ thử này tiêu tốn năng lượng nhiều do sử dụng công suất động cơ điện để thắng lực cản do phanh, nhưng cho kết quả chính xác, đảm bảo an toàn khi thử xe

- Bệ thử dùng khối lượng quán tính:

Bệ thử kiểu này cũng dùng động cơ điện để dẫn động nhưng có gắn thêm bánh

đà ở các tang quay hoặc: con lăn quay nhằm mục đích tang mômen quán tinh của con lăn Khi phanh nguồn năng lượng dẫn động được ngắt, lực phanh đo được thông qua việc đo mômen quán tính nên kết quả phụ thuộc vào mômen quay của bánh đà

Bệ thử loại này tiêu tốn năng lượng ít hơn do khi phanh chỉ sử dụng năng lượng của bánh đà, nhưng khi thay đổi tải trọng thử phải tính lại mômen của bánh

đà nên rất tốn thời gian Loại bệ thử này chỉ phù hợp với loại bệ thử chuyên dùng

cho một vài loại xe xác định

Theo kết câu và nguyên lý làm việc, bệ thử phanh được chia ra:

- Bệ thử kiểu tắm

- Bệ thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay gồm:

+ Bệ thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay tốc độ chậm

+ Bệ thử kiểu tang quay hoặc con lăn quay tốc độ nhanh

Theo sự kiểm tra đồng thời ở các bánh xe, bệ thử chia ra:

- Bệ thử kiểm tra phanh ở một bánh xe

- Bệ thử kiểm tra phanh ở hai bánh xe

- Bệ thử kiểm tra phanh ở ba bánh xe

- Bệ thử kiểm tra phanh ở đồng thời tất cả các bánh xe

Ngoài ra, tuỳ theo kết cầu, phương pháp đo và các trang thiết bị phụ người ta

còn các phân loại khác

2.3.2 Phân tích một số loại bệ thử

Theo phương pháp tạo lực phanh, chia ra các loại sau:

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Giá trị lực phanh Pp:

Pp = G0.J

Pp = Pkmax + Pf+ Pj

Trong đó:

- Go: trọng lượng ô tô thử

~j: gia tốc chậm dần khi phanh

- Pkmax: lực lớn nhất tác dụng vào lực kế

-Pf: lực cản lăn của sàn xe

-Pj: lực quán tính chuyên động của san xe

Muốn xác định được Pp chính xác thì ta phải xác định chính xác các lực Pkmax,

Pr, P¡ Trong đó ta xác định được:

* Pkmax: đọc theo giá trị được ghi trên lực kế

* Lực cản lăn ta xác định như sau: Pr= Gs.f

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

-j: gia tốc dịch chuyền của san

Lực P¡ phụ thuộc vào vận tốc thử nên rất khó xác định, chính vì vậy, phương pháp này không cho kết quả chính xác

e Ưu nhược điểm chính:

* Ưu điểm:

- Kết cấu bệ thử đơn giản

- Chế tạo sàn, lực kế, con lăn v.v dễ dàng

* Nhược điểm:

- Kết quả không chính xác, phụ thuộc vào vận tốc thử

- Chỉ đo được đồng thời tổng lực phanh của tất cả các bánh xe Nên việc điều chỉnh lực phanh giữa các bánh xe là không thể được

- Không xác định được các chỉ tiêu phanh còn lại

- Bệ thử có kích thước lớn

- Phương pháp thử không an toàn, do chất lượng hệ thống phanh của xe thử chưa xác định được và đòi hỏi thao tác phải chính xác

- Kết quả không chính xác nên phải thử nhiều lần vì vậy không kinh tế

2.3.2.2 Băng thử kiểu băng tải -fang quay

Hình 2-2 Bệ thử kiểu băng tải- tang quay

1 Lực kê; 2 Băng tải; 3 Ö tô thử; 4 Tang quay

Nguyên lý làm việc :

Cho hai bánh xe ô tô đi vào băng tải 2, móc kéo sau xe được móc vào một đầu lực kế còn đầu kia của lực kế được móc vào vị trí cố định Cho động cơ làm việc,

thông qua hệ thống truyền lực, băng tải 2 chuyển động làm bánh xe quay, khi bánh

Xe quay với tốc độ ổn định người lái tiễn hành đạp phanh Giữa băng tải và bánh xe

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

xuất hiện lực phanh Pp, lực này có tác dụng đây xe về phía trước và kéo lực kế, lực

kế cho biết giá trị của lực phanh Pp

e Ưu nhược điểm chính:

* Ưu điểm:

- Kết cầu bệ thử đơn giản, gọn nhẹ

- Lực phanh được phản ánh chính xác lên lực kế

- Có thê đặt bệ thử trong nhà nên ít phụ thuộc thời tiết

- Bảo đảm an toàn trong việc thử xe

- Không sát điều kiện thực tế làm việc của ô tô

2.3.2.3 Băng thử kiểu quán tính (con lăn cao toc)

1 Con lăn ma sát; 2 Bộ truyền xích giữa 2 con lăn; 3 Ly hợp; 4 Hộp giảm tốc;

5 Bộ truyền xích giữa động cơ và hộp giảm tốc; 6 Động cơ điện;

8 Bánh xe kiểm tra; 9 Cảm biến tốc độ; 11.Bánh đà

Nguyên lý làm việc:

Cho các bánh xe thử đi vào các con lăn ma sát 1, khởi động động cơ điện 6,

động cơ điện kéo các con lăn ma sát 1 quay làm bánh xe kiểm tra 8 quay Khi bánh

xe kiểm tra 8 quay đạt vận tốc thử, người lái xe tiến hành đạp phanh Ở thời điểm này, ly hợp 3 ngắt dẫn động từ động cơ điện đến con lăn ma sát, nghĩa là các bánh

xe quay tự do cùng với cặp con lăn Đồng thời ở thời điểm bắt đầu phanh, các cảm

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

biến được đóng để ghi lại số vòng quay của con lăn để xác định quãng đường phanh

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

- Nếu ô tô chuyên động trên đường với vận tốc cho trước có động năng:

1 > 1

Ed = 2x mxfi.+2x3,J, xei

Trong đó:

- m: khôi lượng ôtô

- vs " tông các mômen quán tính các khối lượng chuyển động quay quy về bánh xe

- 0x: vận tốc góc của bánh xe

- Vo: vận tốc lúc bắt đầu phanh

Khi phanh ôtô trên đường với vận tốc lúc bắt đầu phanh Vo đến khi ding han,

ta tính quãng đường phanh như sau:

Ta có:

- Jpá: gia tốc phanh khi phanh trên đường

- öi: hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay của ôtô

Lực phanh của ô tô lúc đó là:

- ,7,: mômen quán tính khôi lượng của các con lăn và bánh đà

- œ,: vận tốc góc của các con lăn

- Jj mômen quán tính khối lượng của rotor động cơ điện

- Mae! Van tốc góc của động cơ điện

Nếu ta coi @,= @¿,„ ta có thé viết:

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Tổng lực phanh đo được trên bệ thử có công thức:

J Pop = Jos

~ Jp;: gia tốc phanh trên bệ thử quán tính

- Jc: mômen quán tính khối lượng của các chỉ tiết chuyển động quay

+ Xác định được nhiêu yêu tô đánh giá hiệu quả phanh:

- Ðo được trị số quãng đường phanh của mỗi bánh xe

- Lực phanh của mỗi bánh xe

+ Giảm được công suất của động cơ điện dẫn động

- Thiết bị đo lường tương đôi khó kiêm

- Khi thay đổi tải trọng xe phải tính lại mômen quán tính của bánh đà, do đó rât phức tạp

10

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

2.3.2.4 Băng thứ kiểu hộp giảm tốc cân bằng

Hình 2-4 Bệ thử kiểu hộp giảm tốc cân bằng

1 Con lăn ma sát; 2 Bộ truyền xích giữa 2 con lăn; 3 Li hop;

4 Hộp giảm tốc cân bằng; 5 Bộ truyền xích từ động cơ điện đến hộp giảm tốc; 6

Động cơ điện; 7 Cảm biến lực phanh; 8 Bánh xe kiểm tra

Nguyên lý làm việc:

Cho bánh xe thử đi vào bốn con lăn ma sát 1, khới động động cơ điện 6, thông qua hệ thống truyền luc dan động con lăn ma sát quay làm cho bánh xe kiểm tra 8 quay theo Khi bánh xe quay với tốc độ ổn định, người lái tiến hành đạp phanh, mômen phanh của bánh xe sẽ tác động lên hai con lăn làm các con lăn cũng

bị hãm lại, con lăn chủ động dừng làm cho bánh răng bị động cấp chậm dừng, trong khi đó động cơ điện vẫn truyền mômen đến bánh răng chủ động cấp nhanh Bánh răng chủ động cấp chậm dẫn động bởi động cơ điện lúc này có xu hướng quay hành tỉnh quanh bánh răng bị động cấp chậm, chuyển động hành tinh này sẽ kéo hộp giảm tốc xoay đi một góc với một mô men cân bằng M¡ Mômen này chính bằng mômen phanh của bánh xe kiểm tra 8 Để đo mômen này người ta đùng các cơ cấu đo khác nhau: điện, thuỷ lực, cơ khi v v gắn vào tay đòn của hộp giảm tốc cân bằng

¢ Uunhuoc điểm chính:

* Ưu điểm:

- Xác định được mômen phanh trên mỗi bánh xe, mức độ chênh lệch mômen phanh ở các bánh xe trên một cầu và tổng mômen phanh trên tất cá các bánh xe

- Cho kết quá nhanh, thuận tiện cho người sử dụng

- Hộp cân bằng có thê cải tiền từ hộp số ô tô

- Có thê lắp đặt được cơ cấu đo thời gian và cơ cấu đo quãng đường phanh

- Kết cấu chắc chắn

* Nhược điểm:

- Tiêu tôn công suât của động cơ điện nhiêu hơn so với bệ thử kiêu quán tính

- Động cơ thường xuyên phải làm việc quá tải

11

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL 2.3.2.5 Băng thử kiểu động cơ cân bằng

1 Con lăn ma sát; 2 Bộ truyền xích giữa 2 con lăn; 3 Ly hợp; 4 Hộp giảm tốc;

5 Bộ truyền xích từ động cơ đến hộp giảm tốc; 6 Động cơ điện;

7 Cảm biến lực phanh; 8 Bánh xe kiểm tra; 9 Cảm biến tốc độ; 10 Bánh đà

Nguyên lý làm việc:

Cho bánh xe đi vào các con lăn ma sát I (mỗi bánh xe đi vào hai con lăn), cho động cơ điện 6 làm việc, mômen truyền từ động cơ qua bộ truyền xích 5, qua hộp giảm tốc 4, li hợp 3 đến con lăn ma sát chủ động Các con lăn ma sát quay làm bánh

xe kiểm tra quay theo

Khi bánh xe kiểm tra quay với tốc độ ổn định, người lái đạp phanh, mômen phanh của bánh xe sẽ tác động lên hai con lan ma sat 1, làm các con lăn này bị hãm lại, qua hệ thống truyền lực làm cho rôto động cơ điện dừng, trong khi đó nguồn điện vân cấp vào cho động cơ điện, qua lực từ trường làm stato quay quanh trục của

nó một góc với một mômen cân bằng Mh Mômen này chính bằng mômen phanh của bánh xe Để đo mômen phanh này người ta dùng phương pháp đo khác nhau:

điện, thuỷ lực, cơ khí v v

e_ Ưu nhược điểm chính:

* Ưu điểm:

- Xác định được mômen phanh trên mỗi bánh xe, mức độ chênh lệch mômen phanh ở các bánh xe trên một cầu và tổng mômen phanh trên tất cả các bánh xe

- Cho kết quả nhanh, thuận tiện cho người sử dụng

- Hộp cân bằng có thể cái tiến từ hộp số ô tô

- Có thể lắp đặt được cơ cấu đo thời gian và cơ cấu đo quãng đường

phanh vv một cách thuận tiện

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

- Do mômen phanh đo được truyền qua nhiều cấp trung gian của hộp giảm

tôc và bộ truyện xích nên đã làm giảm độ chính xác

- Kết câu cồng kềnh hơn so với bệ thử hộp giảm tốc cân bằng

- Việc thiết kế phần động cơ cân bằng rất khó thực hiện, phức tạp

2.3.2.6 Băng thử kiểu con lăn có cảm biến đo lực

Hình 2-6 Bệ thử kiểu con lăn có cảm biến đo lực

1 Con lăn ma sát; 2 Bộ truyền xích giữa 2 con lan; 3 Li hop;

4 Hộp giảm tốc; 6 Động cơ điện; 7 Cảm biến lực phanh; 8 Bánh xe thử

9 Cảm biến tốc độ; 12 Bộ truyền bánh vít trục vít

Nguyên lý làm việc:

Cho các bánh xe trên cùng một cầu đi vào các con lan ma sat 1, bat cau dao cho động cơ 6 làm việc, mômen từ động cơ điện truyền qua hộp giảm tốc 4 đến li hợp 3 và đến con lăn ma sát chủ động Thông qua bộ truyền xích 2 con lăn chủ động quay sẽ làm con lăn bị động quay theo cùng với vận tốc góc, các con lăn quay

sẽ làm bánh xe cần kiểm tra quay theo

Khi bánh xe kiểm tra 8 quay ồn định, người lái tiến hành đạp phanh, mômen phanh sẽ tác động vào cặp bánh răng nhỏ thông qua con lăn chủ động và làm dịch chuyền đòn tác động vào cảm biến 7 Lúc đó đồng hồ đo sẽ cho biết kết quả giá trị

lực phanh của từng bánh xe Cảm biến 7 bắt đầu hoạt động nhờ tín hiệu điều khiển

từ cảm biến vận tốc 9, tức là lúc tốc độ vòng giảm thì mới có tín hiệu

Để tạo thuận tiện cho xe ra vào, bệ thử có trang bị hệ thống nâng hạ bằng khí nén

e_ Ưu nhược điểm chính:

* Ưu điểm:

- Hệ thống điều khiển đơn giản, thuận tiện cho người sử dụng

- Kết cầu gọn, chắc chắn, độ tin cậy cao

- Cho kết quả chính xác, nhanh của từng bánh xe, mức độ chênh lệch lực phanh của từng bánh xe trên một cầu và tông lực phanh trên tất cả các bánh xe

- Thời gian thử ngắn và thử được nhiều loại xe khác nhau với tải trọng khác nhau

13

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

- Việc chê tạo cảm biên đo lực phanh của từng bánh xe phức tạp, giá thành cao

- Hộp giảm tốc có bộ truyền trục vít- bánh vít nên phải dùng vật liệu đắt tiền

(như hợp kim đông) đê làm bánh vít

3 Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

3.1 Xuất xứ băng thứ

Băng thử được nghiên cứu có kí hiệu BA-306 121 là loại băng thử hiện đại hiện nay, do Đức sản xuất vào năm 1998 Băng thử hoạt động dựa trên các mạch điện tử và các cảm biến để đưa ra các trị số cần đo Các trị số này được thể hiện trên

màn hình

Hiện nay băng thử này đã được các trung tâm thí nghiệm ô tô và các trạm sửa chữa sử dụng rất nhiều Năm 2001 Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô trường Đại Học Bách Khoa Đà Nẵng được trang bị băng thử này để phục vụ nghiên cứu và học tập Băng thử này do công ty AVL của Áo lắp đặt

3.2 Cầu tạo cúa băng thứ

Băng thử phanh ở phòng thí nghiệm động cơ và ô tô là băng thử loại quán tính kiểu con lăn (con lăn) Các lô đuợc kéo nhờ các mô tơ và thông qua hộp giảm tóc Băng thử gồm | bộ phận cấp công suất cho hai lô làm việc là hai mô tơ bố trí đối xứng, hai lô chuyên động nhờ bộ truyền xích

Trên một lô bố trí 4 cảm biến lực ở 4 góc, một cảm biến tốc độ để đo tốc độ của bánh xe, một cảm biến lực đặt ở đưới hai lô để đo lực phanh

Phân tích so sánh các kiểu băng thử đã giới thiệu ở trên, tôi nhận thấy băng thứ kiểu hộp giảm tốc cân bằng (Hình 2-4) có nhiều ưu điểm so với các kiêu băng thử khác như:

e Vẻ tính vạn năng:

Đo được nhiêu chủng loại xe khác nhau với các tải trọng khác nhau trong phạm vi qui định mà không phải có thao tác phức tạp như băng thử kiêu quán tính

e Van toàn khi vận hành: -

Yêu câu an toàn được bảo đảm đối với nhân viên và người lái xe so với băng thử kiêu sàn di động và băng tải quay

© Vè kết quả do:

Một ưu điêm rât quan trọng so với tât cả các loại băng thử khác là nêu dùng

hệ thông đo điện tử (cảm biên đo lực) thay cho lực kê bình thường thì sẽ cho kết

14

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

quả nhanh, chính xác, thời gian thử ngắn nên thuận tiện cho người sir dung Tudi thọ, độ tin cậy của cảm biến đo lực rất cao Hơn nữa ngày nay khoa học kỹ thuật đã phát triển rất nhanh, việc thử xe ngày càng nhiều nên dùng hệ thống đo điện tử là rất

cần thiết, nó đảm bảo cho việc lưu trữ, xử lý số liệu, thông kê được nhanh chóng, tiện lợi và chính xác

Trong phòng thí nghiệm động cơ và ô tô AVL là băng thử phanh theo kiểu hộp giảm tốc cân bằng Đây là loại băng thử dùng năng lượng là động cơ điện không đồng bộ 3 pha, dạng con lăn hoạt động trên nguyên lý đo mômen cân bằng bằng cảm biến đo lực, kiểm tra đồng thời hai bánh xe trên một trục

Để nâng cao tính chính xác của phương pháp đo, băng thử có trang bị thêm

bộ phận cảm biến vận tốc đề hồ trợ xử lý kết quả

Trên băng thử có trang bị thêm các cảm biến cân để đo trọng lượng trục và các môđun xử lý kết quả phục vụ công tác lưu trữ, hiên thị và in ân kết quả

3.2.1 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của băng thir

Sơ đồ bố trí chung của băng thử phanh như trên hinh 3-1:

15

nghiệm AVL

ng thí Khảo sát băng thử phanh tại phò

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Hình 3-1 Sơ đồ bó trí chung của băng thử phanh

1- băng thử, 2- Đồng hồ hiển thị, 4- thiết bị đo góc đặt bánh xe, 5- bộ rulô,

6- bờ tường

Hệ thống kiểm tra phanh kiểu động cơ điện - hộp giảm tốc cân bằng được

cấu thành bởi ba phần chính: Băng thử, tủ điều khiển và đồng hồ hiền thị:

+ Băng thử:

Cấu tạo của băng thử như hình 3 2

17

Kháo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Hình 3-2 Sơ đồ cấu tạo băng thử phanh

1- Mô tơ diện; 2- Hộp giảm tốc;3- Các cảm biến đo trọng lượng xe; 4- Cảm biến đo lực phanh;5- Bộ truyền xích; 6- Các con lăn;7- Con lăn quay trơn;

8- Các bánh răng dẫn động; 9-Các cảm biến đo trọng lượng

18

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL Băng thử gdm, một bộ con lăn bên trái và một bộ con lăn bên phải, hai bộ con lăn này có kết cấu giống nhau nên ta chỉ xét một bên

Một bộ con lăn gồm có hai con lăn có kích thước (DxL)190 x 1040 (mm)

Bề mặt ngoài của con lăn được bao phủ bởi một lớp hỗn hợp ma sát tạo độ bám Hai đầu được gối vào hai ổ đở tự định tâm, hai con lăn này lắp trên cùng mặt phẳng Hai con lăn quay cùng tốc độ Hai đầu của hai con lăn được găn hai đĩa xích có cùng đường kính và có cùng số răng Hai con lăn này liên kết với nhau bằng truyền động xích

Hai con lăn này được kéo bởi một mô tơ điện được truyền qua một hộp giảm

tốc Động cơ điện và hộp giảm tốc gắn liền với nhau và đồng trục, ở phần đuôi động

cơ điện và đầu ra hộp giảm tốc được gắn lên hai ổ đở tự định tâm Điều này có

nghĩa là cả động cơ và hộp giảm tốc có thể quay tự do quanh đường tâm của nó Cảm biến lực phanh một đầu được gắn chặt trên khung băng thử và một đầu gắn

chặt với hộp giảm tốc

Đầu ra của hộp giảm tốc và đầu của con lăn chủ động được liên kết nhau

băng bộ truyền động xích

Giữa hai con lăn có một con lăn quay trơn có kích thước (DxL) 50x950 (mm)

có khoan 6 lỗ có đường kính 12 mm đối diện với các lỗ này bó trí một cam biến tốc

độ cách bề mặt con lăn quay trơn khoản I- 2 mm Cảm biến tốc độ này có tác dụng đảm bảo an toàn cho mô tơ và lốp xe khi thử xe Vì khi cảm biến tốc độ này nhận được tốc độ con lăn quay trơn dừng hắn thì sẽ báo điều khiển tắt nguồn không cho

mô tơ tiếp tục chay Toàn bộ cụm chi tiết này được định vị bằng một giảm chấn và

có lắp một lò xo có tác dụng luôn ép con lăn này vào lốp xe thử Ở bốn góc băng

thử có bố trí bốn cảm biến lực có tác dụng đo trọng lượng của xe thử

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

HI- Đồng hồ chỉ thị lực phanh;

H2, H3- Các màn hình tinh thé long;

H4- Các đèn LED

Đồng hồ hiển thị được bố trí phía trước đầu xe nghiêng một góc đề thuận tiện

cho việc quan sát của người kiểm tra

Cấu tạo của đồng hỗ hiển thị gồm:

- Card điều khiển động cơ điện Bao gồm kim thể hiện cho lực phanh của hai bánh xe trên một cầu Mặt đồng hồ hiển thị hai thang đo, thang đo từ 0 đến 6 KN và thang đo từ 0 đến 30 KN

- Card điều khiển màn hình tinh thể lỏng LCD Màn hình tỉnh thé long LCD biểu hiện các thông số khác nhau tuỳ theo chế độ hoạt động của thiết bị (ví dụ: Tự trọng xe trên một câu, lực phanh riêng, độ lệch lực phanh giữa hai bánh xe trên một

cầu )

- Card nhận tín hiệu tử remote điều khiển;

- Card nhận tín hiệu từ tủ điều khiển;

- Các đèn báo chế độ làm việc

+ Tủ điều khiển:

Tủ điều khiển gồm các công tắc chính, bộ nguồn, các rơle điều khiển Ngoài ra, để hô trợ cho việc in ấn và xử lý kết quả còn bố trí một may in Nguyên lý làm việc:

Xe cho vào băng thử phải đúng vị trí qui định, tốc độ xe chậm Khi các bánh

xe trên một cầu nằm giữa hai con lăn _và tỳ lên con lăn quay trơn Điều khiển nhả

công tắc an toàn, lúc này các thiết bị sẵn sàng hoạt động Theo cầu tạo đã trình bày

ở trên (hình 5.2), do bộ con lăn được đặt trên các cảm biến lực, nên lúc này do trọng

lượng của xe làm các cảm biến lực (8) bị uốn cong làm thay đổi giá trị điện trở của

cảm biến Sự thay đồi này được báo về bộ xử lý trong tủ điều khiến và chuyên thành

giá trị trọng lượng thật hiển thị lên trọng lên màn hình LCD của đồng hồ hiển thị Như vậy trọng lượng cân cao hay thấp tuỳ thuộc vào độ cong của cảm biến (8) Kiểm tra trọng lượng và xác định chế độ thử: Việc xác định chế độ thử sẽ qui

định tốc độ thử, sử dụng các tiêu chuẩn đánh giá cho từng loại xe

Khi đã cân xong trọng lượng ta nhắn nút START để điều khiển các thiết bị hoạt động Tiếp tục bấm nút EIN (Totmann) Động cơ điện lần lượt khởi động kéo các con lăn quay cùng chiều với chiều tiến của xe

Rôto của động cơ điện quay, thông qua hộp giảm tốc (2) và các bộ truyền động xích kéo hai con lăn quay Do kết cấu của các đĩa xích mà hai con lăn này quay cùng tốc độ với nhau và kéo bánh xe chuyền động theo Lúc này bánh xe đóng vai trò chuyển động kéo con lăn quay trơn quay theo Đề kết quả được in ra ta tiếp

tục bam nit START

Khi tốc độ chạy ôn định, người lái bắt đầu đạp phanh Trong quá trình đạp

phanh, do ma sát giữa bánh xe và con lăn, bánh xe cản lại sự chuyền động của con lăn làm con lăn quay chậm lại Sự chuyển động chậm lại này tác động trực tiếp lên rôto của động cơ điện làm nó quay chậm lại trong khi suất điện động của động cơ

vẫn giữ nguyên Tốc độ của động cơ điện quay chậm lại sẽ làm tăng sự trượt của vectơ quay điện từ của stato và rôto gây nên mômen chống lại sự trượt đó và tác động ngược lại stato của động cơ điện

Do stato của động cơ điện có thể quay tự do quanh trục của nó nên lúc này sẽ dịch chuyển một góc nào đó, stato được bắt chặt với cảm biến lực phanh thông qua

20

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

giá chữ T nên nó kéo cảm biến dịch chuyển theo Một đầu cám biến bị ngàm chặt

vào khung băng thử nên cảm biến bị uốn cong gây nên sự thay đổi giá trị điện trở trong cám biến Sự thay đôi này được báo về bộ xử lý trung tâm và được chuyền thành giá trị lực phanh Giá trị này được thể hiện trên đồng hỗ của đồng hỗ hiển thị Như vậy giá trị lực phanh phụ thuộc vào mức độ uốn cong của cảm biến lực phanh

Bộ xử lý nhận giá trị lực phanh ở từng bánh xe và tính toán ra độ lệch lực

phanh giữa các bánh xe trên một cầu

Độ lệch lực phanh giữa hai bánh xe trên một cầu được xác định bằng một hệ

số Ky va được xác định theo công thức sau:

Kạ= [Pe — Po) - 5

P

max

Trong đó:

P7- Lực phanh tác dụng lên bánh xe bên phải;

P - Lực phanh tác dụng lên bánh xe bên trái;

Pma„- Lực phanh lớn nhất trong số P}, P,

Như đã đề cập ở phần cấu tạo, trong hệ thống có bố trí con lăn ,quay trơn được dẫn động nhờ bánh xe Ngoài nhiệm vụ an toàn là đóng ngắt công tắc an toàn,

con lăn còn có nhiệm vụ đo hệ sô trượt giữa bánh xe và con lăn nhờ một cảm biến tốc độ gắn đối diện với các lỗ khoan trên con lăn Nó ngắt đóng điện điều khiển

động cơ điện và lưu lại kết quả tại thời điểm hệ số trượt vượt quá một giá trị cho phép Theo tính toán lực phanh đạt giá trị lớn nhất ở độ trượt 20% Do đó khi phát

hiện bánh xe bên nào trong quá trình phanh tạo độ trượt lớn thì bộ xử lý sẽ ngắt

mạch điều khiển, nhờ đó đảm bảo cho việc đánh giá kết quả sát với điều kiện hoạt động thực tế của xe

Phần mềm sẽ xử lý kết quả tổng hợp căn cứ vào tiêu chuân đã được cài đặt

để đưa ra kết quả kiểm tra

3.2.2 Khảo sát hệ dẫn động cơ khí

3.2.2.1 Động cơ điện

Động cơ điện lắp ở băng thử AHS của phòng thí nghiệm AVL là động cơ điện không đồng bộ ba pha, phù hợp với đặc tính làm việc của băng thử Động cơ

điện không đồng bộ được sử dụng nhiều trong sản xuất và sinh hoạt vì chế tạo đơn

giản, giá thành rẽ, độ tin cậy cao, vận hành đơn giản, hiệu suất cao và gần như

không bảo trì Nó có khả năng quá tải ngắn hạn lớn, làm việc ổn định trong điều kiện thoát nhiệt kém, độ ẩm lớn do bố trí trong ham kin

Các thông số chính của động cơ điện:

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Bộ truyền của hộp giảm tốc sử dụng bánh răng trụ răng chữ V Bánh răng trụ răng chữ V có khả năng truyền tải lớn hơn bánh răng trụ răng thắng cùng kích thước

1,2 đến 1,3 lần, su truyén tải cũng đảm bảo tính êm dịu, giảm va dap nhờ có hệ số

trùng khớp lớn hơn 1 Mặt khác, sử dụng bánh răng trụ chữ V còn có thể hạn chế

lực dọc trục

Ta tiến hành đo đạc đề xác định tỷ số tryển của hộp giảm tốc bằng cách đo số vòng quay Ngoài ra ta cũng có thé kiểm tra tỉ số truyền băng cách đơn giản hơn là đếm sô răng Ta tiến hành vạch dấu tại một điểm trên trục ra thứ cấp của hộp giảm

tốc rồi tiến hành việc đo đạc Cho xe vào bệ thử, bật nút khởi động cho băng thử

làm việc, động cơ kéo con lăn quay Ta đếm số vòng quay của trục thứ cấp Kết qủa

đo được số vòng quay của trục thứ cấp là:

Băng thử gồm hai bộ truyền xích, một từ hộp giảm tốc đến con lăn chủ động

và một từ con lăn chủ động đên con lăn bị động Hai bộ truyện này có cùng chủng

loại xích ông con lăn Loại xích này có ưu điêm là câu tạo đơn giản, rẻ tiên Mặt

22

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL khác trong trường hợp SỬ dụng cho VIỆC truyền chuyển động và mô men xoắn của băng thử không yêu cầu vận tốc quá lớn nên việc sử dụng loại xích ống con lăn v < 10+15 m/s là thích hợp hơn dùng xích răng và xích ống Cấu tạo của xích ống con lăn như hình vẽ sau:

Hình 3-5 Cấu tạo xích ống con lăn

1- chốt; 2- con lăn; 3- ống; 4- má trong; 5- má ngoài

Nhiệm vụ của bộ truyền xích, xích ông con lăn là loại xích truyền động dé truyén tải trọng (mô men xoắn) và chuyển động quay Bộ truyền từ hộp giảm tốc đến con lăn chủ động chịu tải nhiều hơn bộ truyền xích giữa hai con lăn

Qua quá trình khảo sát, ta có được các thông số sau:

+ Bộ truyền giữa hộp giảm tốc đến con lăn chủ động:

Số rang của bánh xích nhỏ: Z¡ = 13 răng,

Số răng của bánh xích lớn: Z; = 19 răng,

Tỷ số truyền trung bình: i, = 2

1

ig = 2 = 1,46

13

+ Bộ truyền giữa hai con lăn:

Số răng của bánh xích nhỏ: Z¡ = 19 răng,

Số răng của bánh xích lớn: Z¿ = 19 răng,

Z,

19

ix = 19 =1 + tỷ số truyén cla bé truyén xich: ix = ig.ixg = 1,46

Các dạng hư hỏng chủ yêu trong quá trình sử dụng:

Mon ban 1é xích là dang hong thường hay gặp nhất, vì xích con lăn chịu tải,

bề mặt giữa chốt và ống chịu áp suất lớn, có sự xoay tương đối khi vào và ra khớp với răng đĩa xích, trong điều kiện bôi trơn ma sát ướt không thể hình thành

Chốt và ống chỉ mòn một phía, nên khi bản lề bị mòn thì bước xích cũng tăng lên, xích ăn khớp không chính xác với răng đĩa xích, nêu qua mòn thì xích ăn

23

Tỷ số truyền trung bình: ¡, =

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

khớp càng xa tâm đĩa có thể bị tuộc ra khỏi đĩa Đồng thời, mòn làm yếu các mắt

xích, có thể xích bị đứt

Các phần tử của xích bị hỏng đo mỏi: má xích, con lăn bị hỏng do mỏi dẫn

đến xích bị đứt, con lăn bị rỗ bê mặt hoặc vỡ Hong vì mỏi do tác dụng của ứng suất

thay đổi gây ra bởi tái trọng làm việc, tải trọng động hay va đập; bộ truyền xích trong trường hợp này cũng chịu tải trọng lớn nên những hư hỏng thế này là không tránh khỏi

Đề làm cơ sở cho việc thay thế sửa chữa nếu gặp hư hỏng trong qua trình sử dụng, ta tiến hành tính toán kiểm nghiệm bộ truyền xích:

Xác định bước xích t

Bước xích t được chọn theo điều kiện hạn chế áp suất sinh ra trong bản lề và

số vòng quay trong một phút của đĩa xích phải nhỏ hơn số vòng quay giới hạn Tính hệ số điều kiện sử dụng:

k= kg ka Ko Kac ky ke Trong đó:

- kạ- Hệ số xét đến tính chất của tải trọng ngoài, với tải trọng êm (khi phanh) chọn kạ = 1,

~ KA- Hệ số xét đến chiều dài xích, giả sử ta chọn A <25t, ky = 1 525,

- ko- Hé sé xét dén cach bé tri bộ truyén, với bộ truyền nằm ngang kọ=l,

- _ kạe- Hệ số tính đến khả năng điều chỉnh lực căng xích, với bộ truyền

có căng xích bằng một trong hai đĩa xích, ta chọn kạc = 1,

- ky Hé 86 xét đến điều kiện bôi trơn, với chế độ bôi trơn định kỳ trong môi trường có bụi bắn ta chọn ky=1,5

~_ ke Hệ số xét đến chế độ làm việc của bộ truyền, với bộ truyền làm việc chỉ một nửa ca ta chọn kẹ = l,

Thay thế số liệu ta được:

k = 1x1,25x1x1x1,5x 1 = 1,875 Xác định công suất tính toán của bộ truyền xích:

N, =k kz ky N Trong đó:

-_N- Công suất bộ truyền (KW)

N=Nae- Nh: Not,

+ Na, - Cong suat dong co dién: Ng = 11KW

+ nn - Hiệu suất truyền hộp giảm tốc có thê chọn: rịy = 0,98

+ No - Hiệu suất truyền của ổ lăn có thé chon: yo =0,995

- nạ.Số vòng quay đĩa bị dan,

Theo thông số đầu vào vận tốc của con lăn: vạ = 2,3 km/h;

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

k„- Hệ số vòng quay đĩa dẫn:

kn = nại /n¡= 88,81 /110 = 0,807

Thay thế số liệu ta được:

N, = 1,875 x1,38 x0,807 x 10,726 = 23,39 kW

Tra bang tri số công suất cho phép của bộ truyền xích ta chọn được loại xích

có các thông số như sau:

- Dién tich ban lề xích F= 24,2 mm?

- Kha nang truyền tai N=28,1 KW

- Tai trong pha hong Q=90 kN

- Khối lượng Imétxích q¡=2,32 kg

Xác định số mắt xích X

Khoảng cách trục A của bộ truyền xích bị khống chế bởi khoảng cách giữa

các con lăn và kích thước băng thử, khoảng cách trục của hai lô là 450mm, kích thước bộ truyền xích từ hộp giảm tốc đến bộ truyền xích như hình 3.6

Kiêm nghiệm sô mắc xích X:

Theo băng thử khảo sát, số mặc xích X thiệt kê là 38 ta có thê kiếm nghiệm

Z¡- Số răng của đĩa xích dẫn Z¡ = 13

Z:- Số răng của đĩa xích bị dẫn Z; =19

t- Bước xích t=25,75mm

A- Khoảng cách trục của hai bánh xích A = 255mm

Thay thế các số liệu vào côn ø thức ta được:

13+19 2x255 (2513) 25,75 _

+ + x————

Qua tiến hành khảo sát thực tế ta đếm được số mắt xích là: X = 34 Hai kết

quả này gần bằng nhau

Tính các kích thước của đĩa xích

Các kích thước của đĩa xích được tính theo công thức:

- Đường kính vòng chia: d= t/sin (180/Z);

- Duong kinh vong dinh: d, =t [0,5 + cotg (180/Z)];

X= 35,9

25

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

-_ Đường kính vòng chia: d, = 25,75/sin(180/13) =107 mm

-_ Đường kính vòng dinh: d, = 25,75.[0,5+cotg(180/13)]=117,3 mm

- Duong kinh vong chan: dp = 107-2.13,56 = 79,86 mm

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Bảng 3-2 Các thông số của bộ truyền xích từ hộp giảm tốc đến lô chủ động

Bộ truyền xích giữa hai con lăn:

Bộ truyền xích giữa hai con lăn có tỷ số truyền bằng 1 Có cùng loại xích

như bộ truyền đã tính ở phần trên, kích thước bánh xích đúng bằng bánh bị dẫn của

bộ truyền này nhằm để đơn giản cho việc chế tạo Do bộ truyền xích giữa hai con

lăn chịu tải ít hơn nên ta không cần kiêm nghiệm bền lại Từ đó ta có thể lây kết qua kiểm nghiệm từ kết quả bộ truyền trên Kết quả tính toán ở bảng 3-3

27

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Bảng 3-3 Các thông số của bộ truyền xích từ lô chủ động đến lô bị động

ưu nhược điểm riêng Phân tích các cách bô trí con lăn qua hình vẽ 3-7:

28

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

1- bánh xe kiểm tra; 2- con lăn trước (con lăn chủ động);

3- con lăn sau (con lăn bị động) Các con lăn có thể có đường kính bằng nhau hoặc khác nhau, các trục con lăn có thể bố trí có chiều cao so với đáy băng thử bằng nhau hoặc con lăn sau bố trí cao hơn con lăn trước Các phương án bố trí con lăn được thể hiện như trên hình 3-7

Thông thường người ta bố trí con lăn phía sau là con lăn chủ động nhằm mục đích tăng lực bám do dưới tác dụng của lực phanh trọng tâm của trục có xu hướng

bị đây về phía sau làm tăng áp lực lên bề mặt con lăn sau

Đường kính con lăn bị động có thể bố trí nhỏ hơn đường kính con lăn chủ

động để làm giảm kích thước và trọng lượng băng thử Nhưng việc bố trí con lăn bị

động có đường kính nhỏ hơn trong một phạm vi nào đó không có lợi về mặt chịu

lực (tải trọng phân bó lên con lăn bị động thường lớn hơn) và làm tăng sự trượt bởi con lăn bị động cũng tham gia truyền lực

Đường tâm trục con lăn (hai con lăn có đường kính bằng nhau) bố trí ngang nhau tức là đường tâm trục hai con lăn cùng nằm trên mặt phắng ngang có ưu điểm

là lắp đặt hai con lăn đơn giản và xe có thể vào ra băng thử từ hai phía Nhưng kiểu

bồ trí này có nhược điểm là khi bán kính bánh xe thử thay đổi lớn, để thỏa mãn điều kiện ổn định thì khoảng cách trục của hai lô phải lớn, ngược lại để thỏa mãn điều kiện vượt đốc đối với xe có bán kính bánh xe nhỏ thì khoảng cách trục của hai lô

phải nhỏ Do đó để khắc phục nhược điểm này người ta bố trí hai con lăn lệch nhau, đối với con lăn bị động phía trước theo chiều tiến của xe thấp hơn con lăn chủ động phía sau một khoảng a (hình 3-7b) Nhưng với phương án bố trí này có nhược điểm

là khi phanh ngoặc đễ làm cho xe tách ra khỏi con lăn

29

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL Trong phòng thí nghiệm động cơ và ô tô (băng thử phanh AHS) bé tri con lăn theo phương án hai con lăn bồ trí đối xứng ngang nhau Như vậy theo phân tích

ở trên đôi với phòng thí nghiệm việc thử các loại xe có đường kính bánh xe dao động trong phạm vi hẹp nên việc bố trí hai con lăn đối xứng ngang nhau là phù hợp Cặp con lăn có kích thước (DxL) 190x1040 (mm), trên bề mặt có bao phủ

một lớp vật liệu hỗn hợp ma sát tạo độ bám Con lăn chủ động được bồ trí phía sau

với mục đích tăng lực bám do khi phanh trọng lượng của xe có xu hướng bị đây về phía sau Cặp con lăn này có đường kính bằng nhau và đặt ngang nhau (đường tâm của chúng cùng nằm trong mặt phăng ngang) Với cách bố trí này có lợi cho việc lắp đặt đơn gián và thuận lợi cho xe ra vào từ hai phía của bệ thử, đồng thời cũng có

nhược điểm là khi phanh cấp tốc thì xe bị đây về phía sau

* Cấu tạo bề mặt con lăn:

Phân chịu lực tang con lăn được chế tạo bằng thép CT5, có chiều dày được

chọn theo kinh nghiệm Vì băng thử cần thiết kế cho các loại xe có tải trọng đưới 15

tấn cho một cầu nên bề dày con lăn tương đối lớn: ö = (25+35)mm

Bè dày này đã được nhà thiết kế chọn tương đối lớn ö = 30 mm

Bề mặt con lăn được chế tạo có khá nhiều dạng (hình 3-8) Thông thường

người ta chế tạo bề mặt con lăn sao cho hệ số bám đạt được không nhỏ hơn 0,7 Các

con lăn có bề mặt nhẫn sẽ không thích hợp do có hệ số bám thấp Các bề mặt của con lăn có thể làm bằng thép và được gia công chế tạo thành các vết khía, các rãnh

hoặc các gân, nhưng để tăng độ bám, trên bề mặt con lăn thường được phủ một lớp nhựa nhân tạo, bêtông, đá nhám

Hình 3-8 Kết cấu bề mặt con lăn a- Con lăn có bề mặt khía nhám; b- Con lăn có bề mặt phủ vật liệu ma sát;

1- Trục con lăn; 2- Phần xương tang chịu lực; 3- Rãnh khía tạo độ bám;

4- Vật liệu ma sát; 5- Lưới kim loại

Các kiểu bề mặt con lăn có khía nhám chế tạo đơn giản, đạt được hệ số bám khá cao nhưng nó thường dẫn đến phá huý các hoa lốp Để bề mặt con lăn khi thử

xe không phá huý các hoa lốp, người ta chế tạo trên bề mặt con lăn các rãnh có gân đan chéo nhau một góc 1200

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

Loại kết cấu bề mặt con lăn phủ lớp vật liệu ma sát có nhiều ưu điểm hơn do

hệ số bám cao mà không làm hại lốp Tuy nhiên, loại con lăn này chế tạo phức tạp hơn vì vậy giá thành sẽ cao

Bê mặt con lăn ở phòng thí nghiệm động cơ và ô tô là loại bề mặt phủ vật

liệu ma sát Hỗn hợp vật liệu ma sát là bêtông nhựa trộn với chất dính kết Để tăng khả năng chịu tải và độ dính kết, ở giữa lớp vật liệu ma sát có đặt một lưới kim loại

dạng mắt cáo

3.2.2.4.2.Con lăn quay trơn

Một con lăn quay trơn có kích thước (DxL) 50x950 (mm) được đặt chính giữa cặp con lăn (DxL) 190x1040 (mm), có khoan 6 lỗ có đường kính 12 mm Đối diện các lỗ này có đặt một cảm biến tốc độ cách bề con lăn quay trơn khoản 1 - 2 mm

3.2.3 Các thiết bị do (cảm biến)

3.2.3.1 Sơ lược các loại thiết bị đo

Thiết bị đo lường là một vấn đề rất được chú trọng khi thiết kế băng thử

phanh Độ chính xác, mức độ phức tạp của kết cấu, khả năng hoạt động tin cậy của

thiết bị phụ thuộc chủ yếu vào các thiết bị đo lường Việc chọn lựa các thiết bị đo khác nhau sẽ cho các loại kết cấu cũng như kết quả đo khác nhau Ngoài ra, chọn thiết bị đo lường cũng là một yếu tố quyết định đến giá thành thiết bị

Có rất nhiều phương pháp đo khác nhau như:

- Phương pháp cơ khí: Là phương pháp thông qua các truyền động cơ khí để

nhận kết qua do nhu luc kế, lò xo

- Phương pháp thuỷ khí

Trong hệ thông băng thử phanh khảo sát có rât nhiêu thông số can do đêm như trọng lượng trục ô tô, lực phanh, van toc, thời gian Các giá trị này đêu là các đại lượng vật lý không điện Các phương pháp đo đại lượng vật lý không điện rất khó

có thê chuyên đổi, tính toán xử lý và lưu trữ, vì vậy cần phải chuyền đổi các giá trị

này thành các giá trị điện

Các chuyên đổi các thông số đo từ giá trị không điện thành các giá trị điện gọi

là chuyên đôi đo lường sơ cấp Chuyên đôi đo lường sơ câp được thực hiện được nhờ các thiệt bị chuyên đôi gọi là cảm biên (sensor)

Các cảm biến được phân thành các loại sau:

- Dựa vào nguyên lý chuyền đôi ta có các loại sau: cảm biến điện trở, cảm biến

điện từ, cảm biên tĩnh điện, cảm biên hoá điện, nhiệt điện

- Dua theo tinh chat nguồn điện ta có: cảm biến máy phát (cảm biến tích cực),

cảm biên thông số (cảm biên thụ động)

0 jue th theo phương pháp đo ta có: cảm biến đo biến đổi trực tiếp, cảm biến biên đôi bù

- Dựa vào kiểu đo ta có: cám biến quang học, cảm biến biến dạng, cảm biến vận tốc, cảm biến nhiệt độ, cảm biến gia tốc, cảm biến rung

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

- Dựa vào hiệu ứng vật lý biến đổi năng lượng ta có: cảm biến hiệu ứng nhiệt điện, cảm biến hiệu ứng hoả điện, cảm biến hiệu ứng áp điện, cảm biến hiệu ứng quang điện, cảm biến hiệu ứng cảm ứng điện từ

- Trong băng thử phanh được thiết kế, có các loại cảm biến sau đề làm thiết bị đo: Do lực phanh, đo trọng lượng: Cảm biến điện trở lực căng hoạt động theo hiệu

ứng tenzô, cảm biến điện áp Đo vận tốc: Cảm biến tích cực loại cảm kháng,

Ngoài ra, còn có cảm biến kiểm tra vị trí an toàn loại điện dung, các cảm biến nhận tín hiệu điêu khiên từ xa sử dụng hiệu ứng quang điện và cảm biên đo thời

gian

Đối với băng thử phanh ta thường sử dụng các loại cảm biến sau:

3.2.3.2 Cảm biến đo lực phanh

Dựa trên nguyên lý hoạt động của hệ thống, lực phanh bánh xe tác dụng lên con lăn được truyền đến động cơ - hộp giảm tốc làm cụm này quay đi một góc hay nói đúng hơn là gây ra một biến dạng trên đầu đo Sự quan hệ giữa ứng lực và biến

dạng được biểu diễn bằng lý thuyết sức bền vật liệu

ø=E(A/I)

Trong đó:

- o- Ung suat phat sinh trong dau do [N/m?, kG/em”]

- E- Môđun đàn hồi của vật liệu,

- Al/1- Biến đạng đài tương đối của đầu đo

Để đo lực phanh, ta đo sự biến dạng sinh ra của đầu đo (Al/ D khi chịu tác dụng của mômen phanh băng cảm biên biên dạng

3.2.3.2.1 Nguyên lý chung

Khi dây dẫn chịu sự biến dang cơ khí thì điện trở của nó thay đổi, hiện tượng

đó gọi là hiệu ứng tenzô Chuyên đối điện trở làm việc dựa trên hiệu ứng tenzô gọi

là chuyên đồi điện trở tenzô hoặc là chuyên đồi điện trở lực căng Chuyên đôi điện

trở lực căng có 3 loại: Chuyển đổi điện trở lực căng dây mảnh, lá mỏng và màng mỏng Cảm biến được sử dụng cho băng thử phanh là loại cảm biến chuyên đổi điện

trở lực căng loại dây mảnh

Cấu tạo của cảm biến được thể hiện trên hình 3-9 Trên thanh thép có tiết diện

hình vuông, người ta giảm độ cứng bằng cách khoét phần giữa một lỗ hình chữ nhật Về hai phía trên và dưới trong lỗ này người ta đán một lớp chất dẻo cách điện hoặc giấy mỏng bên Trên lớp cách điện này, người ta dán một sợi dây điện trở hình

răng lược có đường kính rất nhỏ (0,02 - 0,03mm) Dây được chế tạo bằng các vật

liệu như constantan, nicrôm, hợp kim platin - iriđi Hai đầu dây được nối với các lá đồng dùng đề nối với mạch đo thông qua dây dẫn ra ngoài Toàn bộ phần dây điện

trở và mạch đo được đúc liền khối bằng chất đẻo Các chuyển đổi được dán lên đối tượng bằng loại keo dán đặc biệt như b®-2, b®-4, axêton xenluloic v v

Khi cần đo bị biến dạng, gây nên một biến dạng dài AI trên dây dẫn và điện trở của dây dẫn biến đồi theo một lượng AR.

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

1- Dây dẫn; 2- Lớp cách điện; 3- Cảm biến điện trở lực căng; 4- Dây dẫn;

5- Đầu đo; 6- Lớp nhựa bảo vệ; 7- Bề mặt khảo sát

Ta biệt công thức tính điện trở dây dan là:

R=pl/s Trong đó:

-_p- Điện trở suất dây dẫn,

-_ I- Chiểu dài dây dẫn,

-_ s- Tiết diện dây dẫn

-e¡= Al/]- sự biến thiên tương đối theo chiều đài của dây dẫn,

- ¢,=As/s- su biến thiên tương đối theo tiết diện dây dẫn, đặc trưng cho

sự thay đôi kích thước hình học của chuyên đối,

- & =Ap/p-sy bién thién tuong đối của điện trở suất, đặc trưng cho sự thay đổi tính chất vật lý của vật liệu chuyên đổi

Trong cơ học ta có: e;=- 2K;£i „

Với: K; là hệ sô Poisson xác định biên dạng theo phương vuông góc với ứng lực (e, = - Kp s¿ ), trong vùng đàn hồi K, = 3

Nếu đặt: & =m &, voi m 1a hé số tỷ lỆ, ta có:

£n = £¡ (Í + 2Ky +m)= Ke

Đó là phương trình biến đôi tổng quát của điện trở biến đôi lực căng, K là độ nhạy của chuyền đôi

K=ea/s=1+2K;+m

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL Đối với vật liệu dẫn điện lỏng (thuỷ ngân, chất điện phân ), thể tích V= I s không thay đổi trong quá trình biến dạng, hệ số K„, = 0, 5 và bỏ qua m (vì m rất nhỏ), ta có: K=2

Đối với dây dẫn kim loại, Kỹ= 0, 24+ 4, độ nhạy K =0, 5 +4

Ứng suất có trong chi tiết cần nghiên cứu phụ thuộc vào môđun đàn hồi E của

vật liệu chi tiết đó theo công thức:

Phương trình biên đôi của chuyên đôi lực căng có thê biêu diễn dưới dạng:

AR /R=0.K/E Bang 3.4: Giá trị một số độ nhạy của đầu đo kim loại

3.2.3.2.2 Tính chất của chuyển đổi điện trở lực căng

Kim loại sử dụng làm đầu đo phần lớn thuộc họ hợp kim Niken Ngoài ra, các loại vật liệu bán dẫn cũng được dùng chế tạo chuyên đổi lực căng Các chuyên đồi này có các tính chất cơ bản như sau:

-_ Điện trớ suất: Điện trở suất của vật liệu dùng dây dẫn phải đủ lớn để không cần dây quá dài làm tăng kích thước cảm biến, song cũng không giảm tiết diện quá nhỏ vì sẽ làm giảm dòng đo và làm giảm độ nhạy

-_ Ảnh hướng của nhiệt độ: Nói chung, do vật liệu chế tạo chuyên đối điện trở

lực căng là kim loại có độ biến dạng tương đối ¢ trong giới hạn đàn hồi không lớn

hon 2, 5 10°? do đó e¡ vào khoảng (1,25 + 10) tức là sự thay đổi tương đối không vượt quá 1% khi đối tượng chịu ứng suất lớn nhất Do vậy sự nóng lên của điện trở

làm ảnh hưởng đáng kể đến kết quả đo Hệ số chuyển đổi có sự liên quan đến nhiệt

độ theo biểu thức:

K(Œ)=K,{1 + œ (T- Tọ)}

Trong đó:

-_ K,- là hệ số đầu đo ở nhiệt độ chuẩn T, (Tạ = 25°C)

- Ox- Hệ số thực nghiém ox đối với một số chất như sau:

+ Nichrome V: ax = - 0,04% /°C

+ Constantan: ơy =+ 0, 01% /°C

Đề chuyên đổi làm việc được tốt, hệ số nhiệt độ cần bé Mặc khác, cần bù

nhiệt độ trong mạch đo

- Ảnh hưởng của ứng lực đến độ tuyến tính:

Trong giới hạn đàn hồi, hệ số đầu đo của chuyên đổi điện trở lực căng dây kim loại không đổi, do đó, mối quan hệ giữa sự thay đổi của điện trở và biến dạng là

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL tuyến tính Đây là một tính chất rất quan trọng đối với các loại đầu đo cần độ chính xác cao trong phạm vi rộng

3.2.3.2.3 Mạch đo

Chuyển đổi điện trở lực căng được mắc với dạng mạch cầu một chiều, xoay chiều hoặc mạch phân áp (hình 3-10)

e Khi mạch cầu chỉ có một nhánh hoạt động: Lúc này chỉ có một

chuyển đổi hoạt động, vấn đề bù nhiệt phải được thực hiện Người ta dùng một chuyển đôi cùng loại dán lên chỉ tiết không làm việc cùng vật liệu với đối tượng đo

và đặt trong cùng một nhiệt độ Sơ đồ mạch trên hình 3-10 a

te

b- Mạch cầu có 2 nhánh hoạt động đối xứng; c- Mạch phân áp

Nguyên lý hoạt động của mạch như sau:

Khi cầu không làm việc ở trạng thái cân bang, U, =0

Khi đối tượng đo làm việc:

Rr=eEa Rr Câu mât cân băng và điện áp ra U; khác 0

Khảo sát băng thử phanh tại phòng thí nghiệm AVL

(I+ez),R, — R.R,

` ‘ [d+#z)R; + R, ](R, + R,)

Do khả năng điêu chỉnh, nêu đạt: R;a= R¿, R¿ = Rro „ „

Với R+rẹ là điện trở của chuyên đôi tenzô dán lên chi tiệt không biên dạng

Khi đối tượng đo làm việc, giả sử biến dạng đối tượng là đối xứng, do hệ số

khuyêch đại K = const (tuyên tính) nên:

_ Điện áp ra của mạch câu tăng gập hai lần do hai nhánh điện trở của mạch thay

đôi ngược chiều nhau Nhờ vậy, sai sô nhiệt độ bị loại trừ

a

se Mạch phân áp: Sơ đồ mạch phân áp được thể hiện trên hình 3.10 c)

Điện áp ra được đo trên Rr mắc nôi tiêp với điện trở R Đê loại trừ thành phân

một chiêu người ta lắp thêm tụ C

Điện áp rơi trên tenzô:

Ur=U Rr

R+R, Khi có biến dạng với tần số œ

R, (1+ €, sin at) R+R,(1+ €, sin at)