Luận văn khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính êm dịu của xe HUYNDAI 1,25tấn khi vận chuyển trên đường nông thôn

luận văn

BỘ GIÁO DỤC VÀ ðÀO TẠO

TRƯỜNG ðẠI HỌC NÔNG NGHIỆP HÀ NỘI

-


 -

PHẠM THANH SƠN

KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG ðẾN TÍNH ÊM DỊU CỦA XE HYUNDAI 1,25 TẤN KHI VẬN CHUYỂN TRÊN ðƯỜNG NÔNG THÔN

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

Chuyên ngành : Kỹ thuật máy và thiết bị cơ giới hoá

nông, lâm nghiệp

Mã số : 60.52.14

Người hướng dẫn khoa học: PGS.TS NÔNG VĂN VÌN

HÀ NỘI - 2010

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật i

LỜI CAM ðOAN

Tôi xin cam ñoan rằng, số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này

là trung thực và hoàn toàn chưa hề ñược sử dụng ñể bảo vệ một học vị nào Tôi cam ñoan rằng, mọi sự giúp ñỡ ñể thực hiện luận văn này ñã ñược cảm ơn và các thông tin trích dẫn trong luận văn ñều ñược chỉ rõ nguồn gốc

Tác giả luận văn

Phạm Thanh Sơn

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật ii

LỜI CẢM ƠN

để hoàn thành luận văn này tôi ựã nhận ựược sự hướng dẫn rất nhiệt tình của thầy giáo PGS.TS Nông Văn Vìn cùng với những ý kiến ựóng góp quý báu của các thầy giáo, cô giáo Bộ môn động lực cũng như các thầy giáo,

cô giáo Khoa cơ ựiện, Viện đào tạo Sau ựại học của Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Tôi xin bày tỏ lòng cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới những sự giúp ựỡ quý báu ựó

Tôi xin chân thành cảm ơn học viện Kỹ Thuật Quân Sự, xưởng thực hành bộ môn ựộng lực trường đại Học Nông Nghiệp Hà Nội, trường trung cấp nghề Cơ điện & CBTP, ựã tạo ựiều kiện cho tôi trong việc thu thập số liệu và những thông tin cần thiết cho việc nghiên cứu luận văn

Tôi xin bày tỏ sự biết ơn chân thành tới gia ựình, ựồng nghiệp và bạn

bè những người ựã luôn bên tôi giúp ựỡ về vật chất cũng như tinh thần trong suốt quá trình học tập và hoàn thành luận văn

Hà Nội, ngày 10 tháng 11 năm 2010

TÁC GIẢ

Phạm Thanh Sơn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iii

2.2 Tính năng kỹ thuật xe Hyundai 1,25 tấn 7 2.3 Kết cấu mặt ñường giao thông nông thôn (GTNT) 10

3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ðỘNG CỦA XE

3.2 Thiết lập phương trình vi phân dao ñộng 35 3.3 Xác ñịnh các tham số của mô hình lý thuyết 42 3.2.1 Tính tọa ñộ trọng tâm và mô men quán tính của khối hàng hóa 42 3.2.2 Xác ñịnh trọng lượng và tọa ñộ trọng tâm của xe khi chở hàng 43 3.2.3 Tính mô men quán tính của xe quanh trục y khi chở tải 46 3.3 Xây dựng thuật giải và chương trình khảo sát một số yếu tố ảnh

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật iv

3.3.2 Xây dựng thuật giải và chương trình tính toán 47

4.1 Mục ñích và ñối tượng nghiên cứu thực nghiệm 61

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật v

3.5 Sơ ñồ xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm và mô men quán tính của khối hàng 43 3.6 Sơ ñồ xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm xe khi chở tải 44

3.9 Ảnh hưởng của biên ñộ mấp mô mặt ñường 50 3.10 Dao ñộng thẳng ñứng của xe ứng với cầu trước, sau 51 3.11 Dao ñộng thẳng ñứng của trọng tâm xe 52 3.12 Dao ñộng thẳng ñứng khi thay ñổi tải trọng xe 52 3.13 Dao ñộng thẳng ñứng khi thay ñổi vận tốc 54

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật vi

3.15 Dao ñộng thân xe khi thay ñổi ñộ cứng của lốp 56 3.20 ðặc tính biên ñộ chuyển vị theo tần số 57 3.21 ðặc tính biên ñộ gia tốc theo tần số 58 3.22 ðặc tính biên ñộ chuyển vị theo vận tốc 59 3.23 ðặc tính biên ñộ gia tốc theo vận tốc 60

4.4 Sơ ñồ thí nghiệm xác ñịnh trọng tâm xe 63 4.5 Sơ ñồ thí nghiệm xác ñịnh mô men quán tính quanh trục y 64 4.6 Kết quả thực nghiệm xác ñịnh mô men quán tính theo trục y 66

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 1

1 MỞ ðẦU

1.1 Tính cấp thiết của ñề tài

Ô tô là phương tiện vận tải có vai trò hết sức quan trọng trong nền kinh

tế quốc dân, vì nó có những ưu ñiểm ñặc biệt hơn hẳn các loại phương tiện vận tải khác: thông dụng, ñơn giản, dễ sử dụng và có tính cơ ñộng cao ñược ứng dụng rộng rãi trong tất cả các lĩnh vực dân sự cũng như quốc phòng Cùng với sự phát triển mạnh mẽ của khoa học công nghệ, nền công nghiệp ô

tô trên thế giới phát triển ngày càng cao, ñã cho ra ñời nhiều loại xe ô tô hiện ñại phục vụ cho nhu cầu và mục ñích sử dụng của con người Việc thiết kế các hệ thống, các cụm chi tiết trên ô tô, cũng như ñánh giá chất lượng làm việc của chúng ngày càng ñược quan tâm nghiên cứu nhằm nâng cao chất lượng của ô tô

Với ñiều kiện khí hậu và thổ nhưỡng thuận lợi, 70% dân số làm nghề nông Việt Nam có tiềm năng phát triển và ổn ñịnh lâu dài trong sản xuất các sản phẩm lương thực, thực phẩm Hệ thống phân phối tuy cơ bản ñáp ứng ñược yêu cầu tiêu dùng và xuất khẩu nhưng cũng còn nhiều bất cập, ñó là tình trạng nhỏ lẻ và lạc hậu Việc ñưa các sản phẩm từ người trồng trọt ñến tay người tiêu dùng là cả một quá trình nhiều công ñoạn khác nhau trong ñó khâu vận chuyển là một khâu rất quan trọng Lựa chọn phương tiện vận chuyển ñáp ứng ñược yêu cầu là vấn ñề cần thiết, nhằm giảm tổn thất và nâng cao chất lượng sản phẩm tới tay người tiêu dùng

Phương tiện vận chuyển phù hợp cũng là một vấn ñề quan trọng, cần ñược giải quyết trong bài toán phân phối hàng hóa ở nông thôn Ở nông thôn, theo thống kê thì ô tô vẫn là phương tiện vận chuyển chính (vận chuyển trên 90% hàng hóa) Với bán kính giao hàng trên 10 km, người ta sẽ nghĩ ñến việc dùng xe ô tô tải Những phương tiện vận chuyển nhỏ hơn như xe máy, xe ba

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 2

gác, xe xích lô là chọn lựa dành cho phạm vi 10 km Tại những khu vực trung tâm (thị trấn, thị xã) xe thường ñược sử dụng là xe tải nhỏ (dưới 1.5 tấn) – ñây

là loại xe có khả năng ñi giao hàng ở các ñường nhỏ, ñông người

Các loại ñường vận chuyển ở nông thôn thường có chất lượng thấp ñường hẹp khi chạy trên những ñoạn ñường này ñộ êm dịu của xe sẽ không cao ảnh hưởng tới hàng hóa và con người Việc sử dụng các xe tải nhỏ ñể vận chuyển ở nông thôn còn do nhu cầu vận chuyển rất nhỏ lẻ, các ñiểm giao nhận hàng rải rác ở nhiều nơi

Mặt khác, hàng năm có hàng nghìn xe hết niên hạn sử dụng theo nghị ñịnh 23/2004/Qð-TTg của Thủ tướng chính phủ và lộ trình xe quá ñát ðặc biệt là chủ trương loại bỏ hoàn toàn xe công nông, bông sen trên toàn quốc của Chính phủ ñòi hỏi một lượng không nhỏ xe tải nhỏ ñể thay thế

Xe ô tô Hyundai 1,25 tấn do Hàn Quốc sản xuất ñã ñược nhập khẩu vào Việt Nam với số lượng lớn, loại xe này thường ñược sử dụng ñể vận chuyển trên các loại ñường nhỏ, cung ñường vận chuyển tương ñối ngắn Trong ñó, một số lượng lớn ñược sử dụng ñể vận chuyển hàng hoá cho vùng nông thôn

Về mặt kỹ thuật và trình ñộ chế tạo, hãng xe Hyundai ñã có uy tín cao trên phạm vi quốc tế Tuy nhiên, ñể khai thác có hiệu quả một số loại xe cụ thể trong những ñiều kiện sử dụng nhất ñịnh thì ñòi hỏi người sử dụng (người lái xe) phải có kinh nghiệm

Hệ thống treo trên ô tô có vai trò hết sức quan trọng, nó góp phần nâng cao ñộ êm dịu và an toàn chuyển ñộng của ô tô Có rất nhiều hệ thống treo với cấu tạo, chức năng và công dụng khác nhau, mỗi loại lại có các ưu, nhược ñiểm riêng Vì vậy việc thiết kế một hệ thống treo phù hợp với các thông số kết cấu của xe sẽ nâng cao tính tiện nghi và ñộ êm dịu cho xe Bên cạnh quá trình thiết kế, ñể ñánh giá hệ thống treo thì việc ñánh giá chất lượng dao ñộng của hệ thống treo cũng góp phần không nhỏ trong quá trình kiểm ñịnh thiết kế

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 3

cũng như ñánh giá sự phù hợp giữa thông số cơ bản, thông số kết cấu và ñiều kiện chuyển ñộng thực tế của ô tô trên ñường

Với những lý do trên, tôi lựa chọn ñề tài luận văn Thạc sỹ:

“Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng ñến tính êm dịu của xe Hyundai 1,25 tấn khi vận chuyển trên ñường nông thôn ”

Luận văn ñược thực hiện dưới sự hướng dẫn trực tiếp của PGS TS Nông Văn Vìn, bên cạnh ñó tôi còn nhận ñược sự giúp ñỡ nhiệt tình của các thầy trong Bộ môn ñộng lực trường ðại học nông nghiệp Hà Nội, của bạn bè ñồng nghiệp Tôi xin cảm ơn thầy giáo hướng dẫn Xin cảm ơn sự giúp ñỡ của các thầy trong bộ môn và bạn bè ñồng nghiệp

Mặc dù ñã nỗ lực, nhưng do thời gian có hạn nên các vấn ñề nêu ra trong luận văn không tránh khỏi thiếu xót, tôi mong nhận ñược ý kiến ñóng góp quý

báu của các thầy, các ñộc giả quan tâm ñể luận văn ñược hoàn chỉnh hơn

1.2 Mục tiêu nghiên cứu

Bằng lý thuyết và thực nghiệm xác ñịnh các quy luật ảnh hưởng của một

số yếu tố kết cấu và sử dụng ñến ñộ êm dịu của xe tải Hyundai 1,25 tấn, nhằm góp phần nâng cao hiệu quả khai thác, sử dụng loại xe này phù hợp với ñường

ở nông thôn Việt Nam

1.3 Phạm vi nghiên cứu

Trong khuôn khổ của luận văn cao học và thời gian có hạn ñề tài chỉ ñề cập ñến dao ñộng của xe mà chủ yếu là gia tốc theo phương thẳng ñứng của

xe tải Hyundai 1,25 tấn

1.4 Nội dung nghiên cứu

a) Nghiên cứu tổng quan

- Tìm hiểu về tình hình sử dụng các loại xe tải ñể vận chuyển hàng hoá ở nông thôn Việt Nam hiện nay

- Sự phát triển của ngành vận tải ô tô

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 4

- Tìm hiểu tính năng kỹ thuật của xe Hyundai 1,25 tấn

- Tìm hiểu về tính chất mặt ñường giao thông ở nông thôn Việt Nam

- Tổng quan về tình hình nghiên cứu tính chuyển ñộng êm dịu của ô tô

- Những dạng tổn thất rau, quả, thực phẩm trong vận chuyển

b) Nghiên cứu lý thuyết

- Áp dụng các phương pháp lý thuyết về dao ñộng, toán học ñể xây dựng

mô hình nghiên cứu dao ñộng của xe tải Hyundai 1,25 tấn

- Xây dựng chương trình trên vi tính ñể giải các bài toán dao ñộng và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng ñến tính chuyển ñộng êm dịu của xe Hyundai 1,25 tấn

c) Nghiên cứu thực nghiệm

- Nghiên cứu thực nghiệm xác ñịnh các thông số ñầu vào của mô hình lý thuyết: mô men quán tính của xe; hệ số ñàn hồi và hệ số giảm chấn của hệ thống treo

1.5 ðối tượng và ñịa ñiểm nghiên cứu

Thực trạng giao thông nông thôn phát triển mạnh, lượng xe tải nhỏ sử dụng tương ñối nhiều, ñặc biệt là xe Hyundai 1,25 tấn ðối tượng nghiên cứu của ñề tài là ñộ êm dịu của xe tải Hyundai 1,25 tấn

ðịa ñiểm: Trường TCN Cơ ñiện và CBTP

Trường ñại học Nông Nghiệp Hà Nội

Học viện kỹ thuật quân sự

Phân hiệu 2 học viện kỹ thuật quân sự Vĩnh phúc

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 5

2 TỔNG QUAN VỀ ðỀ TÀI NGHIÊN CỨU

2.1 Sự phát triển của ngành vận tải ô tô

Từ khi thực hiện chính sách ñổi mới, mở cửa nền kinh tế Việt Nam ñã có

sự tăng trưởng mạnh mẽ của các ngành kinh tế, ñời sống của nhân dân ñược nâng cao Trong xu thế phát triển chung ñó ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cũng không ngừng phát triển trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn Trong thực tế ngành công nghiệp ô tô Việt Nam ñã có từ khá lâu nhưng thực sự mới phát triển trong vòng 15 năm trở lại ñây và phát triển trên cơ sở nội lực liên doanh liên kết

Hiện nay, nền công nghiệp ô tô Việt Nam cơ bản gồm có 3 thành phần: + Các công ty liên doanh ô tô: Bao gồm các liên doanh của các công ty ô

tô nổi tiếng thế giới như: Liên doanh Toyota Việt Nam, Ford Việt Nam, Vidamco, Nissan, Honda

+ Các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô phát triển trên cơ sở các công ty

cơ khí quốc doanh: Công ty ô tô Hoà Bình, công ty ô tô 1-5, công ty ô tô 3-2 + Các doanh nghiệp tư nhân: Doanh nghiệp tư nhân Xuân Kiên, Công ty

ô tô Trường Hải, công ty TNHH ô tô Chiến Thắng

Trong ñó có gần 20 cơ sở lắp ráp ô tô, gần 20 cơ sở sản xuất thân xe, rơmooc và hơn 60 cơ sở sản xuất phụ tùng xe [18]

Theo các chuyên gia, tuy tốc ñộ tăng trưởng mạnh mẽ nhưng quy mô của ngành công nghiệp ô tô của nước ta còn ở mức ñộ khiêm tốn Trong bối cảnh thị trường ô tô thế giới rơi vào khủng hoảng, sản lượng sản xuất và tiêu thụ xe sụt giảm liên tiếp trong các năm 2008-2009 thì ngành công nghiệp ô tô Việt Nam ñược ñánh giá ñã vượt qua thời kỳ khủng hoảng và có sự phát triển khá

ổn ñịnh Trong hơn 2 năm qua và tính ñến tháng 4/2010, sản xuất lắp ráp và nhập khẩu ô tô liên tục có sự tăng trưởng từ 6-10% Theo thống kê năm 2009

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 6

so với năm 2002, có 1 triệu ô tô ñược ñưa vào lưu thông [18], [19]

Theo cục ñăng kiểm Việt Nam số lượng ô tô ñang lưu hành tại Việt Nam tính ñến hết 31/01/2010 là 1.147.765 chiếc [21]

Với ñà tăng trưởng này, mục tiêu kỳ vọng tới năm 2030 sẽ có 3 triệu xe, trong ñó một nửa trong số này là xe con ñược sử dụng tại Việt Nam là hoàn toàn có thể

ðược dự báo lượng xe sử dụng sẽ ngày càng tăng nhưng tới thời ñiểm năm 2018, lượng xe ô tô nhập khẩu tăng mạnh và lượng xe ô tô lắp ráp tăng chậm, thậm chí giảm, sẽ có nhiều doanh nghiệp ngừng sản xuất, chuyển sang phân khối nhập khẩu ðây là những bất lợi sẽ tác ñộng xấu tới quy hoạch phát triển ngành công nghiệp ô tô giai ñoạn 2010 và tầm nhìn ñến năm 2020 ñược Chính phủ ban hành năm 2002 [15]

Trong giai ñoạn hiện nay, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam có 54 doanh nghiệp ñang sản xuất, lắp ráp ô tô, trong ñó 12 doanh nghiệp vốn ñầu tư nước ngoài, còn lại là doanh nghiệp trong nước và khoảng trên 60 doanh nghiệp sản xuất phụ tùng ô tô (100% vốn ñầu tư nước ngoài)

Qua 6 năm triển khai quy hoạch, nhóm sản phẩm ô tô bus trên 24 chỗ, ô

tô tải dưới 5 tấn ñáp ứng mục tiêu quy hoạch Các nhà sản xuất ô tô trong nước ñã nâng cao tỷ lệ nội ñịa hoá dòng xe tải, xe bus ñạt 40%-50%

Với 54 doanh nghiệp và khoảng 400 chủng loại, mẫu xe ñược lắp ráp trong nước, trung bình 380 chiếc cho một mẫu xe Vì vậy, việc ñầu tư hoặc kêu gọi ñầu tư sản xuất phụ tùng, linh kiện ít ñược doanh nghiệp mặn mà và không hiệu quả Triển vọng xuất khẩu cũng kém lợi thế vì doanh nghiệp trong nước chưa sản xuất ñược các loại nguyên, vật liệu chủ yếu Mặt khác, công nghệ trong sản xuất ô tô ñóng vai trò quyết ñịnh thì hầu hết doanh nghiệp trong nước không có chuyển giao công nghệ tiên tiến của thế giới Bên cạnh

ñó, sự phát triển của ngành ô tô chịu tác ñộng ảnh hưởng mạnh từ cơ chế

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 7

chính sách, trong ñó có chính sách thuế nhiều biến ñộng khiến ngành sản xuất lắp ráp, ô tô gặp nhiều khó khăn

Theo tính toán của Bộ Công thương, dự báo ñến khoảng sau năm 2020, dòng xe ô tô du lịch sẽ chiếm trên 70% tổng thị trường tiêu thụ ô tô Nếu ngành công nghiệp ô tô không có sự ñón ñầu ñể thoả mãn nhu cầu của người tiêu dùng trong nước thì các dòng xe nhập khẩu ồ ạt chảy vào Việt Nam là tất yếu Bởi giai ñoạn này, thị trường ô tô Việt Nam phải mở cửa hoàn toàn cho

xe nhập khẩu vào năm 2018 theo cam kết tự do hoá thương mại ASEAN/AFTA Uớc thâm hụt thương mại tự do nhập khẩu ô tô nguyên chiếc

ở mức khoảng 12 tỷ USD/năm [18]

Vì vậy, theo Bộ Công thương, bên cạnh việc tiếp tục ưu tiên phát triển các dòng xe tải, xe bus, ngành công nghiệp ô tô Việt Nam cần có thêm ñịnh hướng phát triển rõ ràng ñối với dòng xe du lịch ðể thay thế việc phát triển dàn trải như hiện nay, và ñể ñạt ñược quy mô sản xuất trong nước ñủ lớn phục vụ chương trình nội ñịa hoá Việc ñề xuất xây dựng chính sách phát triển tập trung có chọn lọc cụ thể ở một dòng xe nhất ñịnh ñể phát huy nguồn lực của doanh nghiệp và ngành công nghiệp vào việc phát triển là yêu cầu tất yếu.[18]

2.2 Tính năng kỹ thuật xe Hyundai 1,25 tấn

Xe tải Hyundai 1,25 tấn do Hàn Quốc sản xuất ñược nhập khẩu vào Việt Nam, hoặc sản xuất, lắp ráp trong nước ñược sử dụng rất phổ biến vào công việc vận chuyển hàng hoá rất phù hợp với ñịa hình, cung ñường và loại ñường

ở Việt Nam Xe tải Hyundai 1,25 tấn là loại xe có hệ thống truyền lực bằng cơ khí, ly hợp một ñĩa dạng ma sát khô, hộp số có 5 số tiến, một số lùi, có một cầu sau chủ ñộng

Mặt trước xe ñược thiết kế theo dạng khí ñộng học, hệ số cản gió thấp giúp giảm sức cản không khí và tiếng ồn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 8

Nhíp trước dạng thụt và nhíp sau dạng lá ñàn hồi hình bán nguyệt, ống giảm chấn tác dụng kép sẽ giảm tối ña các rung ñộng, chịu tải tốt

Với bán kính quay vòng 4,7 m, xe tải Hyundai 1,25 tấn cho khả năng ñiều khiển quay vòng ở những ñoạn ñường cong, cua tay áo dễ dàng và chính xác hơn ðặc biệt với mô men xoắn lớn cho phép vượt các ñoạn ñường gồ ghề, ñèo dốc tốt hơn các loại xe khác cùng tải trọng

Tay lái trợ lực ñược trang bị tiêu chuẩn giúp người lái luôn thoải mái trong mọi ñiều kiện ñịa hình

Chassis dày, dạng thép hộp ( 50 x 100 mm) thích hợp tải nặng

ðộng cơ D4BB mạnh mẽ, bền bỉ và kinh tế

Phanh trước ñược trang bị ñĩa tản nhiệt giúp lái xe an toàn khi phanh xe

Hình 2.1 Xe tải Hundai 1,25 tấn

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 9

Bảng 2.1 ðặc ñiểm kỹ thuật của xe tải HYUNDAI 1,25 tấn

Theo catalor của xe ñang sử dụng

Các thông số kỹ thuật của xe ðơn vị Quy cách

Số sàn 5 số tiến, 1 số lùi

4.310; 2.331;1.529;1.000; 0.880; 4.124

3.909 Giảm xóc trước dạng thụt Giảm xóc sau dạng nhíp bán nguyệt, ống giảm chấn tác dụng hai chiều Dạng ñĩa tản nhiệt

Dạng tang trống mạch kép thuỷ lực,

có trợ lực chân không

Bộ ly hợp lò xo màng, ñĩa ly hợp ñơn khô, ñiều khiển bằng thuỷ lực 4.7

6.50 x 15 – 12 5.50 x 13 - 12

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 10

2.3 Kết cấu mặt ựường giao thông nông thôn (GTNT)

2.3.1 Các loại mặt ựường GTNT truyền thống ở các ựịa phương

Các loại mặt ựường GTNT truyền thống thường tận dụng ựược các loại vật liệu ựịa phương và mang tắnh chất ựặc trưng của từng khu vực ựã ựược áp

dụng từ lâu và cho ựến nay vẫn tiếp tục ựược phổ biến có thể kể ựến là:

+ đá dăm hoặc ựá dăm kắch cỡ mở rộng

+ Mặt ựường ựá dăm Makadam

+ Mặt ựường láng nhựa, ựá dăm thấm nhập nhựa [17]

2.3.2 Mặt ựường GTNT sử dụng vật liệu tại chỗ gia cố bằng chất kết dắnh

vô cơ và hữu cơ

đây là dạng kết cấu mặt ựường ựược thử nghiệm và áp dụng từ những năm 1970-1980 dùng cho các ựường GTNT có lưu lượng và tải trọng xe không ngừng tăng trong khi nguồn nhựa ựường nhập khẩu bị hạn chế Các nguồn chất kết dắnh vô cơ như vôi, xi măng ựược nghiên cứu áp dụng rộng

rãi trên ựường quốc lộ cũng như ựường nông thôn đó là các loại mặt ựường:

- đá dăm kẹp vữa xi măng, kẹp vữa ba ta hoặc kẹp vữa vôi-Pudolan, vôi

tro bay:

- Cuội sỏi gia cố xi măng;

- đất sét, á sét gia cố vôi;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 11

- Cát, á cát gia cố xi măng

- ðất á sét gia cố nhũ tương

Tùy theo cấp lưu lượng xe chạy trên ñường, mặt ñường trên có thể phủ thêm một lớp láng nhựa [17]

2.3.3 Mặt ñường bê tông xi măng ở nông thôn

Những năm gần ñây, cùng với xu hướng bê tông hóa kênh mương nội ñồng, mặt ñường bê tông xi măng cũng ñược áp dụng rất rộng rãi trong xây dựng mặt ñường nông thôn, từ các tuyến ñường trục huyện cho tới các ñường ngõ xóm, ñường GTNT ñã ñược bê tông hóa khá phổ biến Qua nghiên cứu áp dụng có thể rút ra một số mặt cắt ñiển hình của kết cấu mặt ñường bê tông xi măng tương ứng với tải trọng trục 6 tấn và 2,5 tấn theo cường ñộ ñất nền khác nhau [17]

Tóm lại mặc dù ñã ñược ñầu tư nhiều nhưng các loại ñường vận chuyển

ở nông thôn chất lượng còn thấp (ña số là ñường cấp 4), mặt ñường gồ ghề, lòng ñường hẹp Khi vận chuyển hàng hoá trên các loại ñường này xe bị dao ñộng mạnh và gây ảnh hưởng ñến sức khoẻ người lái, ảnh hưởng ñến sự an toàn hàng hoá trên xe, nhất là ñối với loại hàng hoá dễ vỡ, dễ ñổ hoặc khi chở gia súc, gia cầm Do ñường hẹp nên thường chỉ sử dụng các xe có công suất nhỏ, dễ cơ ñộng

2.4 Nghiên cứu dao ñộng ô tô

2.4.1 Các hướng nghiên cứu dao ñộng ô tô

Ô tô là một hệ thống nằm trong mối liên hệ chặt chẽ với ñường có biến dạng bề mặt phức tạp Bản thân ô tô là một hệ thống dao ñộng chịu các kích thích dao ñộng từ mặt ñường và từ các bộ phận của ô tô khi nó chuyển ñộng (như ñộng cơ, hộp số, hệ thống truyền ñộng) Các dao ñộng này gây ảnh hưởng ñến sức khoẻ của con người trên ô tô và sự bảo ñảm an toàn của hàng hoá chuyên chở Mặt khác con người và hàng hoá có những ảnh hưởng nhất

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 12

ñịnh tới dao ñộng của ô tô ðể có ñược kết quả sát với thực tế khi nghiên cứu

về dao ñộng ô tô ta phải ñặt nó trong mối quan hệ tổng thể “ðường- Ô tô- Con người” [6, tr.5]

Việc nghiên cứu dao ñộng ô tô ñược tiến hành ñồng bộ theo 3 hướng:

- Nghiên cứu hình dạng bề mặt ñường

- Nghiên cứu dao ñộng của ô tô

- Nghiên cứu cảm giác, sức chịu ñựng của con người

Nghiên cứu hình dạng mặt ñường

Nhằm mục ñích xác ñịnh quy luật kích thích dao ñộng ô tô Nó ñã ñược tiến hành bằng thực nghiệm kết hợp với lý thuyết Bằng các phương pháp ño ghi biên dạng ñường khác nhau tiến hành xử lý các kết quả nhận ñược nhờ lý thuyết xác xuất thống kê Các ñặc tính thống kê của biến dạng mặt ñường phản ánh sự thay ñổi của biến dạng ñường trong ñiều kiện sử dụng dưới tác ñộng của ô tô, của thời gian, của ñiều kiện khí hậu và môi trường Kết quả thống kê thu ñược giúp xây dựng mô hình về hình dạng mặt ñường Từ ñó xác ñịnh một cách gần ñúng quy luật kích thích dao ñộng ô tô [6, tr.5-6]

Nghiên cứu dao ñộng ô tô

Nhằm mục ñích chính là cải thiện ñộ êm dịu chuyển ñộng, Chất lượng kéo,tính kinh tế, tính dẫn hướng và ñộ ổn ñịnh chuyển ñộng, ñộ bền cũng như

ñộ tin cậy của ô tô

Nghiên cứu dao ñộng ô tô ñược tiến hành bằng cả phương pháp thực nghiệm và phương pháp lý thuyết

- Phương pháp lý thuyết nghiên cứu dao ñộng ô tô thường ñược tiến hành như sau: Thay thế ô tô khảo sát bằng mô hình dao ñộng tương ñương Tiến hành lập các phương trình vi phân biểu thị chuyển ñộng của hệ dao ñộng

ñã chọn theo phương trình Lagrăng loại II hoặc theo nguyên lý ðalămbe Giải

hệ phương trình ñã lập nhờ máy tính ñiện tử Tiếp theo người ta phân tích các

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 13

thông số ñầu vào của cơ hệ trên cơ sở các giả thiết hệ dao ñộng tuyến tính hoặc phi tuyến tính, kích thích dao ñộng là các hàm ñiều hoà hay ngẫu nhiên Trên cơ sở nghiên cứu như vậy, kết hợp với các thông số ñầu vào, tiến hành chuyển bài toán phân tích sang bài toán tối ưu các thông số của hệ khảo sát

- Phương pháp thực nghiệm nghiên cứu dao ñộng ô tô có nghĩa lớn trong thực tế nhưng khá phức tạp Bởi vì khi tiến hành cần phải giải quyết hàng loạt vấn ñề như: phương pháp, chế ñộ ño, xử lý số liệu Trong thực tế ô

tô bị dao ñộng ngẫu nhiên khi chuyển ñộng trên ñường không bằng phẳng Khi thử nghiệm có thể tạo kích thích trên băng thử hoặc trên các ñoạn ñường bằng phẳng với các mấp mô nhân tạo… Hiện nay việc ghi các số liệu thử nghiệm thường phổ biến dùng băng từ hoặc ñược ñưa vào máy tính ñiện tử qua bộ chuyển ñổi A/D, nó tiện lợi cho việc cất giữ thông tin và việc gia công

xử lý số liệu sau này

Dao ñộng ô tô diễn ra trong một dải tần số rộng Có thể phân ra dao ñộng của khối lượng ñược treo ở tần số thấp và dao ñộng của khối lượng không ñược treo ở tần số cao (các rung ñộng) Dao ñộng của vỏ (thân xe) và của bánh xe cũng ít nhiều liên hệ tới rung ñộng và tiếng ồn của chúng Các nguồn gây rung ñộng là: ðộng cơ, hệ thống truyền lực, bánh xe, mặt ñường Tóm lại nghiên cứu dao ñộng ô tô là quá trình tối ưu các thông số của

hệ thống treo, tạo cơ sở cho việc thiết kế, sử dụng các bộ phận của chúng (bộ phận ñàn hồi, giảm chấn, dẫn hướng) [6, tr.6]

Nghiên cứu cảm giác về sức chịu dao ñộng của con người trên ô tô

Tính êm dịu chuyển ñộng của ô tô ñược ñánh giá theo các chỉ tiêu về cảm giác sức chịu ñựng dao ñộng của con người trên ô tô và các chỉ tiêu an toàn cho hàng hoá Việc nghiên cứu cảm giác sức chịu ñựng của con người là khó khăn hơn vì phải xác ñịnh mức ñộ mệt mỏi về thần kinh và thể xác cũng như phản ứng của các cơ quan hoặc bộ phận trên cơ thể hành khách và người lái

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 14

Hiện nay người ta tập trung vào nghiên cứu mô hình con người trên ô

tô theo hướng: Lái xe ñiều khiển ô tô trên ñường bằng phẳng và con người chịu dao ñộng Việc nghiên cứu theo hướng trên cần ñược hoàn thiện vì dao ñộng làm con người mệt mỏi, dẫn ñến mất phản ứng linh hoạt và ñiều khiển mất chính xác dễ gây tai nạn giao thông…

Việc nghiên cứu ảnh hưởng của dao ñộng ô tô ñến các cơ quan bộ phận

cơ thể con người sẽ tạo cơ sở cho việc nghiên cứu bệnh nghề nghiệp của lái

xe, thiết kế chế tạo và cải tiến xe chở bệnh nhân…

ðể ô tô là một hệ thống dao ñộng có chất lượng tốt cần nghiên cứu nó trong mối quan hệ tổng thể: “ðường - Ô tô - Con người” Kết quả nghiên cứu dao ñộng sẽ góp phần nâng cao chất lượng thiết kế, chế tạo và hiệu quả sử dụng ô tô [6, tr.8]

2.4.2 Các nghiên cứu về dao ñộng của ô tô trong nước

Ngành công nghiệp ô tô Việt Nam ñang trong quá trình hình thành và phát triển dần trở thành ngành công nghiệp mũi nhọn hàng ñầu của ñất nước Những năm vừa qua Ô tô Việt Nam không ngừng vươn lên ñạt ñược những thành tựu mới ñể có thể hội nhập với khu vực và thế giới Tuy nhiên ñể ñạt ñược mục tiêu

ñó thì trước mắt có quá nhiều việc ñể làm, một trong những việc ñó là nghiên cứu sâu hơn về hệ thống dao ñộng của ô tô, ñộ êm dịu cũng như chất lượng ñộng học và ñộng lực học của xe nhằm thu ñược thuộc tính tối ưu

Từ những thực tế ñó, cũng ñã có một số ñề tài thuộc chuyên ngành ô tô

ñề cập ñến vấn ñề dao ñộng của ô tô như:

Luận văn của tác giả Nguyễn Phúc Hiểu "Nghiên cứu ảnh hưởng của dao ñộng lên khung xương ô tô khi chuyển ñộng trên ñường" Tác giả chú trọng nghiên cứu ảnh hưởng của ñường và xác ñịnh các hàm ngoại lực cho bài toán tính khung - xương

Tác giả Trịnh Minh Hoàng trong luận văn cao học ñã trình bày một mô

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 15

hình dao ñộng xe tải hai cầu (không gian) và mô phỏng bằng MatLab Simulink 5.3

Luận án tiến sỹ của tác giả Lưu Văn Tuấn (1993) ñã ñề ra mục tiêu nâng cao ñộ êm dịu cho xe ca Trong luận án này tác giả ñã chú ý mô tả thuộc tính ñàn hồi giữa khung và vỏ là kết cấu ñặc trưng của xe ca: xe ca có kết cấu khung vỏ chịu lực

Giáo trình Dao ñộng ô tô của tác giả Vũ ðức Lập (Học viện Kỹ thuật Quân sự) và cũng tên như vậy của tác giả Cao Trọng Hiền (ðại học GTVT) các tác giả ñã trình bày khá ñầy ñủ các mô hình dao ñộng, phương pháp nghiên cứu, là cơ sở cho nhiều nghiên cứu dao ñộng sau này ðặc biệt ñưa ra

mô hình nghiên cứu dao ñộng ô tô trong mối quan hệ tổng thể ðường - Ô tô - Con người [6]

Nhìn chung các ñề tài ñã tập trung vào việc khảo sát dao ñộng xe theo quan ñiểm ñộ êm dịu và an toàn chuyển ñộng, thực hiện bài toán tính toán kiểm nghiệm Các kết quả thu ñược làm cơ sở ñể lựa chọn lựa và cải tiến hệ thống treo cho phù hợp với ñiều kiện Việt Nam

Trong những năm gần ñây hoà cùng với chủ trương chiến lược “Công nghiệp hoá và hiện ñại hoá ñất nước”, công nghiệp ô tô Việt Nam nói chung ñược ñi lên bằng lắp ráp từ những liên doanh lắp ráp ô tô của các hãng hàng ñầu trên thế giới Trọng tâm của quá trình xây dựng công nghiệp ô tô Việt Nam

là hình thành công nghiệp sản xuất các chi tiết, bộ phận, linh kiện và các cụm tổng thành tiến tới sản xuất hoàn chỉnh xe ô tô Việt Nam có chất lượng cao hơn Khảo sát mô hình bài toán dao ñộng ô tô là nhằm mục ñích ñưa ra cơ sở hoàn thiện và hiện ñại hoá mô hình dao ñộng, kết cấu hệ thống treo góp phần cho nền công nghiệp ô tô Việt Nam ngày càng phát triển [19], [20]

2.4.3 Nghiên cứu về dao ñộng của ô tô trên thế giới

Việc nghiên cứu dao ñộng ô tô bắt ñầu rất sớm, ngay cả khi ô tô còn rất

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 16

ñơn giản Một trong những tác giả kinh ñiển có thể kể ñến là Mitschke, Schiehlen Lần ñầu tiên vào năm 1970 Mitschke ñã tập trung vào tác phẩm nổi tiếng "Dynamik der Kraftfahrzeuge" tập hợp tất cả các công trình nghiên cứu trước ñó, bao gồm 200 trích dẫn Nội dung chính trong quyển B là dao ñộng xe con, mô hình là mô hình 1/4 và ñược xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng ñến dao ñộng và tối ưu hệ treo Sau ñó, tác giả ñề cập chỉ tiêu ñánh giá dao ñộng ô tô, cách tiếp cận mang tính cổ ñiển Những năm sau này, 1980, Schiehlen trình bày phương pháp hệ nhiều vật Ngoài ra, máy tính cũng phát triển và các thuộc tính của cụm như hệ treo, bánh xe cũng ñược nghiên cứu sâu hơn tuy nhiên các nghiên cứu ñó vẫn tập trung chủ yếu vào xe con Ngày nay trên thế giới các nghiên cứu về dao ñộng của ô tô ñã ñạt ñược nhiều thành tựu ñáng kể Dao ñộng ô tô ñược nghiên cứu trong tổng thể hệ thống “ðường-Xe-Người” ðể nghiên cứu riêng biệt và tổng thể mối quan hệ vừa nêu, các hãng sản xuất ô tô và các cơ quan chuyên môn hàng ñầu trên thế giới ñã thiết lập các phòng thí nghiệm, xây dựng các bãi thử ñể nghiên cứu dao ñộng của ô

tô, trong ñó có kể ñến biên dạng thực tế của mặt ñường và khả năng của con người chịu tác ñộng của dao ñộng Nhìn chung nghiên cứu hệ thống tổng thể

“ðường-Xe-Người” ñược chia thành 3 hướng:

- Nghiên cứu về biên dạng mặt ñường (nguồn gây ra dao ñộng)

- Nghiên cứu hệ dao ñộng ô tô (hệ thống treo )

- Nghiên cứu cảm giác của con người và sự an toàn hàng hoá chuyên chở

2.4.3.1 Nghiên cứu biên dạng mặt ñường

Thường ñược tiến hành bằng thực nghiệm kết hợp với xử lý bằng lý thuyết, tác giả P.B.Pomeh Ơeps ñã ñưa ra ñặc tính thống kê của biên dạng mặt ñường ñồng thời ñưa ra các giải pháp và công thức tính toán phân tích dao ñộng của xe bằng phương pháp xác ñịnh và phân tích phổ cho các loại ñường

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 17

2.4.3.2 Nghiên cứu dao ñộng của ô tô

Là cần thiết với mục ñích hoàn thiện kết cấu hệ thống treo, nhằm mục ñích cải thiện ñộ êm dịu chuyển ñộng, chất lượng keo, tính kinh tế, tính dẫn hướng và ñộ ổn ñịnh chuyển ñộng, ñộ bền và ñộ tin cậy của ô tô ñặc biệt ñối với xe hiện ñại là một việc không thể thiếu ñược Vì vậy nghiên cứu dao ñộng của ô tô là xác lập mối quan hệ dao ñộng của ô tô với chỉ tiêu chất lượng khai thác ở trên

Nghiên cứu dao ñộng của ô tô ñược tiến hành bằng nhiều phương pháp khác nhau ñược trình bày cụ thể trong các công trình khoa học của tác giả nổi tiếng của Nga: H.H.Grachenko theo những mục ñích và khía cạnh khác nhau Nhưng ñều chung một bài toán cơ bản là khi nghiên cứu dao ñộng của ô tô là làm rõ ảnh hưởng của sự thay ñổi các thông số của hệ phương trình vi phân

mô tả chuyển ñộng của cơ hệ dao ñộng Trên cơ sở như vậy kết hợp với số liệu thử nghiệm và các số liệu sử dụng tiến hành chuyển bài toán phân tích sang bài toán tối ưu các thông số của hệ ô tô dao ñộng ñang khảo sát

Tóm lại, khi nghiên cứu dao ñộng của ô tô các tác giả ñã tập trung xác ñịnh các thông số hợp lý của hệ thống, tạo cơ sở cho việc thiết kế hoàn thiện các phần tử của hệ thống treo bao gồm các bộ phận chính là:

2.5.5.3 Nghiên cứu cảm giác con người

Trong ô tô là việc khó khăn hơn việc xác ñịnh an toàn cho hàng hoá

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 18

chuyên chở Trong một số sách tham khảo, nhiều tác giả ñã ñề cập ñề cập ñến vấn ñề khi ñi ô tô con người sẽ cảm thấy mệt mỏi nhất là thần kinh Vì vậy cần thiết nghiên cứu sự mệt mỏi về thể xác, các chỉ tiêu ñánh giá cho từng nhóm người theo từng ñộ tuổi khác nhau Ngoài ra còn phải nghiên cứu sự phản ứng của các cơ quan, bộ phận trên cơ thể con người liên quan ñến việc ñiều khiển xe, từ ñó tạo cơ sở cho công việc tuyển chọn lái xe ô tô

Hiện nay người ta tập trung vào hai hướng nghiên cứu con người: lái xe ñiều khiển ô tô trên ñường và hành khách chịu dao ñộng Cả hai hướng này ngày càng ñược quan tâm nghiên cứu và hoàn thiện hơn

2.5 Các chỉ tiêu ñánh giá ñộ dao ñộng

Khi ô tô chuyển ñộng trên ñường dao ñộng xuất hiện trong toàn bộ hệ thống của xe dưới tác ñộng kích thích của các mấp mô biên dạng ñường Dao ñộng của ô tô ảnh hưởng ñến bản thân người lái và hành khách, hàng hoá chuyên chở trên xe, ñộ bền, tuổi thọ của các kết cấu ô tô Nghĩa là trong quá trình chuyển ñộng ô tô luôn bị dao ñộng, với thời gian kéo dài sẽ gây ra mệt mỏi với người lái và hành khách, làm giảm hiệu suất công việc, có thể gây ra nguy cơ mắc bệnh thần kinh và não dẫn ñến mất phản ứng linh hoạt và ñiều khiển chính xác gây ra tai nạn giao thông

Vì vậy khi nói ñến dao ñộng của ô tô theo quan ñiểm của chế ñộ sử dụng thì: ñộ êm dịu chuyển ñộng của ô tô có thể hiểu là tập hợp các tính chất ñảm bảo hạn chế các tác ñộng của dao ñộng có ảnh hưởng xấu tới con người, hàng hoá và các kết cấu của ô tô

Theo quan ñiểm về an toàn chuyển ñộng thì dao ñộng của ô tô gây ra sự thay ñổi giá trị phản lực pháp tuyến giữa bề mặt tiếp xúc của bánh xe với mặt ñường Nếu giá trị phản lực pháp tuyến giảm so với trường hợp tải trọng tĩnh thì sẽ làm giảm khả năng tiếp nhận các lực dọc, ngang (Lực kéo, lực phanh, lực bám ngang), dẫn ñến hiện tượng tách bánh khỏi ñường gây mất an toàn

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 19

khi xe chuyển ựộng, phanh và quay vòng , còn khi giá trị phản lực này tăng thì sẽ làm tăng tải trọng ựộng tác dụng xuống nền ựường và ngược lại với các kết cấu của xe

Từ các khái niệm trên ựể có thể ựánh giá chất lượng xe một cách khách quan, chắnh xác cần phải nghiên cứu và phát triển lý thuyết dao ựộng trong tất

cả lĩnh vực liên quan Nghiên cứu tổng quát về dao ựộng xe ựó là giải quyết mối quan hệ Ộđường-Xe-NgườiỢ

Hình 2.2 Sơ ựồ hệ thống Ộđường-Xe-NgườiỢ

Quá trình nghiên cứu dao ựộng của ô tô là quá trình xác ựịnh các thông

số của hệ thống treo, tạo cơ sở cho việc thiết kế các phần tử của chúng: phần

tử ựàn hồi, phần tử giảm chấn và bộ phận dẫn hướng Có như vậy mới tạo ra một hệ dao ựộng có chất lượng tốt, các kết quả nghiên cứu sẽ góp phần nâng cao trình ựộ công nghệ thiết kế, cải tiến ô tô, góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng và năng suất vận chuyển của ô tô trong nền kinh tế quốc dân [6]

2.5.1 Các chỉ tiêu ựánh giá ựộ êm dịu chuyển ựộng

Các tắnh chất dao ựộng của ô tô thường ựược ựánh giá theo 2 quan ựiểm:

- đánh giá theo quan ựiểm về ựộ êm dịu chuyển ựộng mà thông số gia

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 20

tốc dao ñộng có tính chất quyết ñịnh vì nó tác dụng lên lái xe và hành khách

- Theo quan ñiểm về ñộ an toàn chuyển ñộng và tải trọng tác dụng xuống nền thì giá trị tải trọng ñộng giữa bánh xe và nền ñường là thông số mang tính chất quyết ñịnh [6, tr.8-16]

2.5.1.1 Chỉ tiêu ñánh giá ñộ êm dịu chuyển ñộng

ðể ñánh giá ñộ êm dịu chuyển ñộng của ô tô, các nước có nền công nghiệp ô tô phát triển hàng ñầu trên thế giới ñã ñưa ñưa ra các chỉ tiêu ñánh giá ñộ êm dịu khác nhau Dựa vào các công trình nghiên cứu của nước ngoài

và các tài liệu của viện khoa học kĩ thuật bảo hộ lao ñộng Việt Nam, ñưa ra một số chỉ tiêu ñặc trưng cho ñộ êm dịu chuyển ñộng của ô tô như sau:

+ Chỉ tiêu về tần số

Con người khi tham gia vào giao thông cũng là một hệ dao ñộng, “ñi lại” là hoạt ñộng thường xuyên của con người ñã trở thành một thói quen Khi con người ñi lại tương ñương với hệ thực hiện dao ñộng, tuỳ thuộc vào hình dáng, trọng lượng riêng, thói quen từng người mà số lần bước trong một phút thường trong khoảng 60-90 bước, tương ứng với tần số dao ñộng khoảng 1-1,5Hz Vậy nên từ thói quen ñó con người chịu dao ñộng hợp lý trong khoảng tần số vừa nêu trên Khi ñánh giá ñộ êm dịu chuyển ñộng của ô tô với các ñiều kiện mặt ñường cũng như kết cấu cụ thể thì tần số dao ñộng của ô tô phải nằm trong giới hạn 1-1,5 Hz, thường lấy chuẩn ñể ñánh giá dao ñộng của ô tô như sau:

- ðối với xe con(du lịch) n = 60 ÷ 90 (dñ/ph)

- ðối với xe vận tải n = 100 ÷120 (dñ/ph)

+ Chỉ tiêu về gia tốc dao ñộng

Chỉ tiêu này ñược xác ñịnh dựa trên cơ sở trị số bình phương trung bình

của gia tốc theo các phương X, Y, Z là: X& , & ,Y&Z& Chúng có các giá trị sau:

X&& < 1 , 0 (m / s2)

Y&& < 0 , 7 ( 2

/

m s ) Z&& < 2 , 5 ( 2

/

m s )

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 21

Các số liệu trên có thể xem là gần ñúng ñể ñánh giá ñộ êm dịu chuyển ñộng ô tô, bởi vì nó dựa trên cơ sở số liệu thống kê Mặt khác, ñiều quan trọng hơn là dao ñộng ô tô truyền cho con người thực chất là tác ñộng ngẫu nhiên với dải tần số rộng và phức tạp cả theo hướng tác dụng Ngoài ra theo một số tài liệu tham khảo các tác giả còn ñưa ra một số chỉ tiêu khác ñánh giá

ñộ êm dịu chuyển ñộng của ô tô

2.5.1.2 Chỉ tiêu về an toàn chuyển ñộng và tải trọng tác dụng xuống ñường

Theo quan ñiểm về an toàn chuyển ñộng (xét theo khía cạnh về tính ñiều khiển) và tải trọng tác dụng xuống nền ñường thì trị số lực tác dụng thẳng ñứng giữa bánh xe với ñường cũng là thông số quan trọng ñể ñánh giá Lực ñộng F d (t) xác ñịnh phức tạp hơn vì nó phụ thuộc vào tính chất dao ñộng của

ô tô, vận tốc chuyển ñộng và ñộ mấp mô biên dạng ñường

Theo quan ñiểm về tải trọng tác dụng xuống nền ñường thì sẽ dựa vào trị

số lớn nhất của tải trọng bánh xe, nghĩa là tương ứng với giá trị dương của

)

(t

F d ñể ñánh giá, nếu F d (t) càng lớn thì sự ảnh hưởng do lực tác ñộng tới lốp

xe và các bộ phận chi tiết của xe và nền ñường càng bị tác ñộng xấu nhiều hơn Mặt khác ñể giảm sự ảnh hưởng của F d (t) thì trong trường hợp giảm tải trọng bánh xe so với giá trị tải trọng tĩnh, nghĩa là làm giảm khả năng tiếp nhận lực tiếp tuyến (nhất là khi phanh) và lực ngang (quan trọng khi quay vòng) Trong trường hợp ñặc biệt bánh xe bị nảy khỏi mặt ñường khi ñó lực tác dụng từ ñường lên bánh xe sẽ bằng 0 và ô tô sẽ mất tính ñiều khiển ðể ñánh giá tính chất dao ñộng của ô tô theo quan ñiểm về an toàn chuyển ñộng cần xác ñịnh tỉ số giữa lực ñộng F d (t) và tải trọng tĩnh của bánh xe là R t K:

d

t K

F K R

=

Khảo sát dao ñộng của ô tô người ta quan tâm ñến sự bám của lốp với mặt ñường, nhằm ñảm bảo dao ñộng của ô tô thoả mãn các chỉ tiêu về ñộ êm

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 22

dịu nhưng bánh xe vẫn phải bám ñường, nếu không ñạt 2 chỉ tiêu ñó sẽ dẫn ñến làm mất tính ổn ñịnh khi ñiều khiển xe, làm tăng tiêu hao nhiên liệu Giá trị gần ñúng của lực tác dụng xuống nền ñường có thể xác ñịnh:

F d ≈c L( ξ −q)

Trong ñó: c L - ñộ cứng của lốp

ξ - chuyển dịch của bánh xe theo phương thẳng ñứng

q- chiều cao mấp mô biên dạng ñường

Có thể xác ñịnh giá trị ξtdmax-là giá trị cực ñại của chuyển dịch tương ñối của bánh xe với ñường theo biểu thức:

ξtdmax =Max(ξ −q)

Giá trị ξtdmax có thể làm cơ sở ñánh giá khả năng bám của lốp với ñường [6, tr.17-19]

2.5.2 Tác ñộng của dao ñộng ñến con người

Dao ñộng cơ học truyền ñến cơ thể con người (hoặc các bộ phận riêng biệt của cơ thể với quá trình sinh học phức tạp) có thể gây ra hàng loạt các thay ñổi trong cơ thể liên quan tới trạng thái chức năng, khả năng làm việc và sức khoẻ Mức ñộ ảnh hưởng của dao ñộng cơ học ñến cơ thể phụ thuộc vào tần số dao ñộng, biên ñộ dao ñộng và thời gian tác ñộng của chúng

Các dao ñộng ñơn lẻ biên ñộ lớn có thể gây các tổn thương cơ thể như: chấn thương, dập, gãy… các dao ñộng tác ñộng lâu dài, thậm chí với biên ñộ vừa phải và tần số bất lợi có thể gây ảnh hưởng nghiêm trọng lên cơ thể con người

Cho tới nay vẫn chưa có một ý kiến thống nhất về thời gian của các dao ñộng tương ứng với tác ñộng này hay tác ñộng khác của chúng lên cơ thể con người Người ta phân biệt dao ñộng và rung ñộng Các dao ñộng ở tần số thấp (từ 1- 18Hz) là nguyên nhân gây ra các hiện tượng mệt mỏi, nôn mửa… của

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 23

con người Rung ñộng là các dao ñộng ở tần số cao hơn (khoảng 20- 15000Hz) là nguyên nhân gây ra tiếng ồn trên ô tô

Ảnh hưởng có hại của các dao ñộng ô tô thể hiện ở việc xuất hiện các cảm giác ñau thắt lưng toạ (chủ yếu là hông) Ảnh hưởng lớn của các dao ñộng của ô tô ñến việc xuất hiện ñau hông ñược khẳng ñịnh bởi các kết quả thử nghiệm: So với xe con thì lái xe tải làm việc trong ñiều kiện ñường xá trung bình ñau hông xảy ra thường xuyên hơn 3 lần, còn nếu làm việc trong ñiều kiện ñường xá xấu hơn thì gấp 5 lần Cũng cần nhận thấy rằng, ñau thắt lưng toạ xảy ra ở ñộ tuổi tương ñối trẻ

Các dao ñộng con người cảm nhận ñược ở vị trí ngồi bắt buộc làm tổn thương ñến cột sống, khớp và dây chằng của nó Hai hoặc ba ñĩa ñệm giữa các khớp xương cột sống ở dưới thắt lưng bị tác ñộng lớn nhất Các dao ñộng kéo dài mà lái xe phải chịu hằng ngày có thể dẫn tới thoái hoá (thay ñổi suy thoái) cột sống

Cũng cần nhận thấy rằng, trạng thái lý tưởng của cột sống rất hiếm gặp Thường sau 30 năm bắt ñầu có những những thay ñổi suy thoái cột sống ðiều

ñó cần phải tính ñến khi chọn những người ñược thử nghiệm ñể ñánh giá tính

êm dịu của xe ô tô

2.5.3 Các chỉ tiêu ñánh giá sức chịu dao ñộng của người trên ô tô

Trong phần này trình bày các số ño ñặc trưng cho các cảm giác của con người trong ô tô khi chịu dao ñộng Các số ño này cũng chính là các giá trị khuyến cáo và cho phép của các chỉ tiêu ñánh giá tính êm dịu của ô tô

Sự ñánh giá gần ñúng các chỉ số êm dịu có chuyển ñộng có thể nhận ñược khi nghiên cứu quá trình ñi bộ một hoạt ñộng quen thuộc ñối với con người ði bộ một tác ñộng có chu kỳ tạo ra dao ñộng của con người do một chuỗi liên tục nhấc chân lên và hạ chân xuống Con người quen với chuyển ñộng như vậy từ bé và nếu các chỉ tiêu dao ñộng của người ñó trong ô tô

Trường đại học Nông nghiệp Hà Nội Ờ Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 24

không vượt quả các chỉ tiêu xuất hiện khi ựi bộ thì ô tô có tắnh êm dịu chuyển ựộng phù hợp

2.5.3.1 Chỉ tiêu về tần số

Số bước ựi trung bình của con người trong một phút là khoảng 60- 150 bước tương ứng với tần số dao ựộng 1- 2,5Hz Con người ựã quen với các dao ựộng như vậy Với quan niệm con người khi thực hiện 1 bước ựi là thực hiện

1 dao ựộng thì tần số dao ựộng riêng của ô tô khi chạy trên ựường giao thông công cộng phải nằm trong giới hạn sau:

- đối với xe con: 60- 90 dao ựộng/phút (1- 1,5Hz)

- đối với xe tải: 90- 150dao ựộng/phút (1,5- 2,5Hz)

Ở Việt Nam, chỉ số này ựang ựược ựề nghị là 2,5Hz [3]

2.5.3.2 Chỉ tiêu về gia tốc dao ựộng

đánh giá cảm giác của con người theo gia tốc dao ựộng là chỉ tiêu quan trọng tương ứng với sơ ựồ cảm nhận dao ựộng bởi con người ựã xét ở trên và

có tắnh tới sự thuận tiện của việc ựo gia tốc trong các thử nghiệm

Người ta ựã tiến hành thử nghiệm với những người ựàn ông ở các ựộ tuổi từ 20- 50 Gia tốc thẳng ựứng xuất hiện trong các ựiều kiện khác nhau ựược ghi lại nhờ các cảm biến ựược gắn vào ựầu bằng một chiếc mũ nhẹ và bằng các dải ựeo lưng Các tắn hiệu từ các cảm biến theo các dây truyền vào dao ựộng ký [3, tr.313-315]

2.5.4 Ảnh hưởng của dao ựộng ựến sản phẩm rau quả, thực phẩm

Một số lượng rau quả bị tổn thất do dập nát trong quá trình vận chuyển Các tài liệu ước lượng tổn thất này tới khoảng 20 Ờ 30%

Các nghiên cứu ựều cho rằng các tổn thương cơ học dẫn ựến tăng cường

ựộ hô hấp, sản phẩm sẽ huy ựộng các nguồn dự trữ ựể chống lại các tổn thương này, làm tiêu hao năng lượng dự trữ và cuối cùng tăng tổn thất, vắ dụ việc tách củ hành ra làm ựôi thì cường ựộ hô hấp tăng 1,7-1,8 lần, còn ựối với

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 25

củ cải thì con số này là 3 lần và khoai tây là 1,4-4,0 lần Sự tổn thương bề mặt như bị tách vỏ, trầy xước vỏ ảnh hưởng mạnh ñến cường ñộ hô hấp hơn là các vết bầm bên trong mà không bị phá hủy vỏ

Tổn thương cơ học và tổn thất có mối quan hệ trực tuyến và phụ thuộc nhiều yếu tố như tính chất sản phẩm, nhiệt ñộ, ñộ chín, chủng loại khác nhâu của cùng một loại sản phẩm, có thể chiếm 20-30% tổn thất rau quả

2.6 Hàm kích ñộng [6, tr 19-26]

Chuyển ñộng của ô tô trên mặt ñường không bằng phẳng sẽ sinh ra các dao ñộng của khối lượng phần không ñược treo và khối lượng phần ñược treo của ô tô ðộ mấp mô của mặt ñường là nguồn kích thích chính cho ô tô dao ñộng Khi nghiên cứu mô hình dao ñộng của ô tô cần thiết phải mô tả toán học biên dạng của mặt ñường, vì chiều cao mấp mô của biên dạng ñường tại

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 26

vị trí tiếp xúc của bánh xe với ñường sẽ tham gia vào phương trình vi phân

mô tả chuyển ñộng của hệ Hàm kích ñộng là một yếu tố thuộc mô hình dao ñộng, mô tả những yếu tố gây dao ñộng, và thường ñược mô tả dưới dạng các hàm biên dạng sau:

- Hàm dao ñộng ngẫu nhiên: h= f(t) ≈ (m f,R f( τ ))

Với m f : giá trị trung bình

R f : Hàm quan hệ

τ: Thời gian tương quan

Việc chọn loại kích ñộng nào thì phụ thuộc cụ thể vào từng mục tiêu nghiên cứu Nếu nghiên cứu về ảnh hưởng của ñường thì buộc phải dùng hàm kích ñộng ngẫu nhiên Còn nếu tối ưu hệ treo thì dùng hàm sin và xung là ñủ Theo quan niệm bây giờ, ngoài mấp mô của ñường là yếu tố gây dao ñộng, còn có các yếu tố gây dao ñộng khác mà ta có thể kể ra như sau:

1 Gió, nhất là gió ngang;

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 27

mặt ñường là một phần của mô hình dao ñộng ô tô

Trong thực tế ñường có thể lồi lõm ñơn lẻ hoặc tổng hợp của nhiều dạng tuần hoàn biến thiên với tần số và biên ñộ khác nhau Khi nghiên cứu dao ñộng ô tô bằng mô hình thường mô hình hoá ñường theo các nhóm sau:

Nhóm 1: Kích ñộng xung: Mấp mô có chiều dài ngắn, tác ñộng của

chúng lên các bánh xe mang tính va ñập Dưới ñây là một số dạng thường gặp:

S: Là chiều dài quãng ñường ô tô ñi ñược

q 0 : Là chiều cao mấp mô

Giả thiết ô tô chuyển ñộng ñều, S= v.t nên ta có thể biểu thị hàm kích thích mặt ñường thay ñổi theo thời gian





q0

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 28

0

2 2

: 0 :

:

khi t q

3 Mấp mô dạng tam giác

Hình 2.5 Mấp mô dạng tam giác

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 29

4 Mấp mô dạng chữ nhật

q4(t) = q2(t) khi S1 = 0; S2 = S0

Hình 2.6 Mấp mô dạng chữ nhật

5 Mấp mô dạng tam giác cân

Hình 2.7 Mấp mô dạng tam giác cân

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 30

Nhóm 2: Mấp mô bề mặt ñường có dạng ñiều hoà

Các mấp mô này ñược biểu diễn bởi phương trình:

Trong ñó: q 0 - Biên ñộ mấp mô mặt ñường

Trong ñó:

Ω - là tần số sóng mặt ñường Ω =

S

π 2

(l/m)

Nếu ô tô chuyển ñộng ñều ta có: S = v.t như vậy ở thời ñiểm t, ta có q(t) = q(x) lúc ñó ta có:

N

S

q0

tq

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 31

Theo công thức trên nếu chiều dài sóng mặt ñường không ñổi thì tần số kích thích sẽ tăng khi tăng vận tốc chuyển ñộng

8 Mấp mô dạng hình sin ñơn vị

Hình 2.10 Mấp mô dạng hình sin ñơn vị

Trường hợp mấp mô có dạng hình sin ñơn vị thì có thể khảo sát như là một nửa hình sin biểu thị bằng biểu thức sau:

q1(t) = 2q0.sin ωt: 0 ≤ω1 ≤∏

Nhóm 3: Biên dạng bề mặt ñường có hình dạng bất kỳ

Trong trường hợp biên dạng mặt ñường có hình dạng bất kỳ, thì chúng

ta phải sử dụng các số liệu ñể tính toán là toạ ñộ của ñoạn ñường cho trước với các bước xác ñịnh h Khó khăn trong việc tính toán ở chỗ ngay cả khi ô tô chuyển ñộng ñều ñể mô tả chính xác biên dạng ñường vào bộ nhớ của máy tính cần ñưa vào khối lượng dữ liệu lớn Khi nghiên cứu dao ñộng ô tô người

ta mô hình hoá nó theo dạng hàm ngẫu nhiên

h = f(t) ≈(m, R, (τ))

Trong ñó: m - giá trị trung bình

R - Hàm tương quan

(τ) - Thời gian tương quan

Việc nghiên cứu dao ñộng ô tô bằng mô hình ở giai ñoạn phát triển mô hình (lập mô hình và kiểm tra mô hình) thì kích ñộng ñơn và tuần hoàn là hợp lý

vì tín hiệu vào là tường minh, cho phép quản lý tín hiệu ra của mô hình Do vậy các nghiên cứu trong luận văn này chọn hàm kích ñộng dạng ñiều hoà hình sin

2q0

Sq

q

t

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 32

3 XÂY DỰNG MÔ HÌNH NGHIÊN CỨU DAO ðỘNG

CỦA XE HYUNDAI 1,25 TẤN

3.1 Sơ ñồ dao ñộng tương ñương của ô tô

Ô tô thuộc hệ cơ học nhiều vật, dao ñộng với dải tần số thấp không vượt quá 50Hz Việc lập và chọn mô hình dao ñộng phải theo 3 tiêu chí sau:

- Mục tiêu nghiên cứu

- Cấu trúc riêng của ñối tượng nghiên cứu

- Khả năng tính toán và phương tiện tính toán

Ngày nay, với sự phát triển của khoa học kĩ thuật khả năng tính toán hầu như không bị hạn chế (có nhiều phần mềm rất mạnh hỗ trợ tính toán), nên chủ yếu khi chọn và lập mô hình thường căn cứ vào mục tiêu và ñặc ñiểm kết cấu của ñối tượng

Về mục tiêu nghiên cứu có thể bao hàm các vấn ñề sau:

+ Mô hình 1/4

Hình 3.1: Mô hình 1/4

Mô hình 1/4 bao gồm hai khối lượng ñược treo M ( thay thế cho khối

lượng thân xe) và không ñược treo m (thay thế cho khối lượng bánh xe, cầu

Trường ðại học Nông nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật 33

xe và các thành phần liên kết) Phần treo và không ñược treo liên kết với nhau

thông qua các phần tử ñàn hồi của treo và giảm chấn, có ñộ cứng là c, hệ số cản giảm chấn k

ðể có thể chuyển mô hình vật lý thành mô hình ñộng lực học hệ dao ñộng ô tô, cần phải có một số giả thiết nhằm ñơn giản cho việc tính toán nhưng vẫn ñảm bảo tính ñúng ñắn của kết quả Quá trình nghiên cứu trong mô hình 1/4 chỉ xét dao ñộng của một trong bốn bánh xe, dao ñộng của hệ là nhỏ, tuyến tính, xung quanh vị trí cân bằng tĩnh, bánh xe lăn không trượt và luôn tiếp xúc với ñường

Mô hình 1/4 có thể dùng ñể chọn tối ưu các thông số như ñộ cứng lốp,

khối lượng không ñược treo m, ñộ cứng c và hệ số cản giảm chấn k theo các

hàm mục tiêu vừa nêu trên

Trong quá trình nghiên cứu các hệ số c và k có thể ñược mô tả phi tuyến: