Khảo sát quá trình phanh của xe ô tô tải chở gỗ

thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch và cho phần lớn cácloại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày naycơ cấu ABS không chỉ được thiết kế

LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC:

PGS.TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU

Hà Nội - 2012

ĐẶT VẤN ĐỀ

Sản xuất ôtô ngày nay trên thế giới tăng vượt bậc, ôtô trở thành phươngtiện vận chuyển quan trọng cho các ngành kinh tế quốc dân, đồng thời đã trởthành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Đểphục vụ cho Công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nước, ngành công nghiệp ôtôViệt Nam ngày càng phát triển, hàng loạt các công ty, nhà máy, xí nghiệp vàcác đơn vị nhập khẩu ôtô ra đời Đặc biệt là các công ty, nhà máy sản xuấtliên doanh với Trung Quốc như hãng Dongfeng DFM, Trường Hải,Vinaxuki… đã và đang đáp ứng được nhu cầu vận chuyển của nước ta

Trong các loại xe trên thì xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việcphát triển kinh tế đất nước Xe tải phục vụ chủ yếu trong các ngành khaikhoáng, xây dựng, các doanh nghiệp và tư nhân sử dụng để vận chuyển lâmsản có hiệu quả kinh tế khá cao Với đặc thù của địa hình Việt Nam với 70%diện tích là đồi núi Đường sá thường là khó khăn có nhiều dốc cao và dài,trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải Do đó yêu cầu phải có một hệthống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao đượchiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh

Xe tải Dongfeng DFM do Công ty TNHH ôtô Đông Phong – Việt Namsản xuất đã và đang được sử dụng rộng rãi trong rất nhiều lĩnh vực kinh tế ởnước ta Để tăng năng suất lao động, xu hướng chung của thế giới là tăng vậntốc chuyển động trung bình của xe Khi tăng vận tốc chuyển động kéo theohàng loạt vấn đề kỹ thuật cần giải quyết, trong đó việc đi sâu nghiên cứu đểhoàn thiện sự làm việc của hệ thống phanh đảm bảo an toàn chuyển động của

ô tô ngày càng cấp thiết Đặc biệt khi ô tô hoạt động trên đường lâm nghiệp

có nhiều đèo dốc và cua gấp

Hiện nay hầu hết trên các loại ô tô hiện đại đã trang bị hệ thống phanhdẫn động thuỷ lực hoặc dẫn động khí nén thay thế cho hệ thống phanh dẫn

động bằng cơ khí Các hệ thống phanh dầu hay phanh khí nén đã tạo ra cáclực phanh khá lớn và lực tác dụng của người lái lên bàn đạp không cần lớnlắm Tuy nhiên khi phanh khẩn cấp các lực phanh trên các bánh xe có thể vượtquá lực bám của các bánh xe với mặt đường, trong trường hợp này bánh xe sẽ

bị trượt lết Do đó làm tăng quãng đường phanh, nếu diễn ra ở bánh dẫnhướng sẽ làm mất khả năng điều khiển, tính năng chuyển động ổn định của xegiảm, có thể dẫn đến xoay thân xe và bị lật đổ

Để làm cơ sở cho việc khảo sát quá trình phanh của các loại xe tải khivận chuyển gỗ đi trên đường lâm nghiệp Đã có nhiều công trình nghiên cứu

để hoàn thiện sự làm việc của hệ thống phanh của xe ô tô nhưng chưa có côngtrình nào nghiên cứu quá trình phanh của xe ô tô Dongfeng DFM – TD7TAchở gỗ đi trên đường lâm nghiệp khi xuống dốc Với lí do trên, tác giả thực

hiện đề tài:“Khảo sát quá trình phanh của ô tô tải chở gỗ ”

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Khảo sát hệ thống phanh của ô tô tải Dongfeng DFM khi vận chuyển

gỗ trên đường dốc, từ đó đánh giá chất lượng hệ thống phanh của ô tô này khivận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả khảo sát là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm cho hệ thống phanhcủa ô tô tải Dongfeng DFM và để đánh giá chất lượng của hệ thống phanh,đồng thời phục vụ cho việc chọn lực phanh hợp lý khi vận chuyển gỗ trênđường lâm nghiệp đối với loại xe này

Chương 1 TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tình hình sử dụng ôtô tải để vận chuyển gỗ

Vận chuyển gỗ [6] là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là

sự di chuyển gỗ từ bãi gỗ về nhà máy sản xuất, đến nơi xuất khẩu và nơi sửdụng Đây là một công việc được thực hiện chủ yếu trên đường lâm nghiệpvới độ mấp mô, độ dốc lớn Các năm trước đây, việc vận chuyển này các đơn

vị kinh doạnh, khai thác gỗ đều dùng các loại xe công nông, xe tự chế để vậnchuyển Đến năm 2007 Chính phủ đã cấm sử dụng các loại công nông, xe tựtạo và các loại xe tương tự lưu hành trên đường bộ Vì vậy, việc vận chuyển

gỗ ở Việt nam nói chung, các tỉnh vùng núi phía Đông Bắc nói riêng đượcthực hiện chủ yếu nhờ các loại xe tải cỡ nhỏ hoặc trung bình tùy thuộc vàoquy mô sản xuất, kinh doanh và địa hình khai thác

Đối với sản xuất lâm nghiệp, các hoạt động khai thác thường diễn ratrong rừng Đối tượng khai thác là gỗ, các phương tiện vận xuất gỗ chủ yếu làmáy kéo chuyên dùng hoặc máy kéo nông nghiệp có lắp đặt các thiết bịchuyên dùng Các phương tiện vận chuyển gỗ trước kia là các loại xe côngnông, xe Reo, xe Vonvol, Jil 157K, xe IFA Hiện nay các loại xe này đã bịcấm hoặc hết thời hạn lưu hành hay sử dụng không có hiệu quả kinh tế.Những năm gần đây, do thực tế sản xuất đòi hỏi cần phải có những thiết bị cơgiới để vận xuất gỗ rừng trồng (vì sản lượng khai thác gỗ rừng trồng hàngnăm tăng lên rất lớn) Thay vào đó để vận chuyển gỗ rừng trồng người tathường sử dụng các loại xe ôtô tải trung bình, xe tải lớn như HYUNDAI,HINO… đặc biệt là các loại xe tải cỡ trung bình của các nhà máy sản xuất ôtôliên doanh nước ngoài và được đóng mới tại Việt Nam như Vinaxuki, TrườngHải, Dongfeng DFM … phần nào đã đáp ứng được nhu cầu sử dụng trongviệc vận chuyển hàng hoá nói chung và vận chuyển gỗ rừng trồng nói riêng

Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy giấy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận chuyển là các xe ôtô chuyên dụng, tàu thuỷ, thuyền (hình 1.1).

Hình 1.1 Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng

Vận chuyển đường ngắn: việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tớicác bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biến gỗ… thường sử dụng các loại xetải cỡ trung bình và lớn để vận chuyển gỗ (hình 1.2), để thay thế các loại xevận chuyên trước đây là xe Reo 7, xe Zil 157, xe IFA, xe công nông…

Hình 1.2 Vận chuyển gỗ rừng trồng bằng ôtô tải cỡ trung bình

Ngoài ra việc vận chuyển gỗ cũng được thực hiện bằng đường thủy vàđường sắt nhưng ngày càng giảm do hiệu quả kinh tế không cao, do đó hiệnnay vận chuyển gỗ từ rừng về các nhà máy chủ yếu bằng các loại xe ôtô.

1.2 Tình hình nghiên cứu về hệ thống phanh của ô tô

1.2.1 Tình hình nghiên cứu hệ thống phanh trên thế giới

Quá trình phát triển hệ thống phanh ôtô là một trong những bộ phậnquan trọng, ra đời gần như song hành với chính bản thân những chiếc ô tô

Hệ thống chống bó cứng phanh mang tên Maxaret [21] đã được sửdụng từ năm 1958 bởi phòng thí nghiệm Nghiên cứu đường bộ của Anh vàđược lắp đặt lần đầu tiên trên chiếc Sedan thể thao Jensen FF năm 1966 Banăm sau, tức năm 1969, Lincoln Continental Mark III được trang bị một hệthống chống bó cứng phanh của Auto-Linnerdo Kelsey Hayes phát triển Cáccảm biến ở bánh sau xe sẽ truyền tính hiệu lên một “máy tính” bán dẫn đằngsau hộp dụng cụ Máy tính này sẽ điều khiển van dẫn động chân không ởphanh sau để điều chỉnh lực phanh vừa phải lên phanh sau khi các thiết bị cảmứng báo về cho máy tính rằng các phanh đang khoá Các vấn đề về chi phí và

kĩ thuật khiến cho hệ thống này bị xếp lên giá

Vào thập niên 60 [22], nhờ kỹ thuật điện tử phát triển, các vi mạch điện

tử ra đời, giúp cơ cấu ABS lần đầu tiên được lắp trên ô tô vào năm 1969, sau

đó cơ cấu ABS được nhiều công ty sản suất ô tô nghiên cứu và đưa vào ứngdụng vào năm 1970 Công ty Toyota sử dụng lần đầu tiên cho các xe tại NhậtBản vào năm 1971 đây là cơ cấu ABS một kênh điều khiển đồng thời hai bánhsau Nhưng phải đến thập niên 80 cơ cấu này mới được phát triển mạnh nhờ

cơ cấu điều khiển kĩ thuật số, vi xử lý thay cho các cơ cấu điều khiển tương tựđơn giản trước đó Lúc đầu cơ cấu ABS chỉ được lắp ráp trên các xe du lịchmới, đắt tiền, được trang bị theo yêu cầu và theo thị trường Dần dần cơ cấunày được đưa vào sử dụng rộng rãi hơn, đến nay ABS gần như trở

thành tiêu chuẩn bắt buộc cho tất cả các loại xe du lịch và cho phần lớn cácloại xe hoạt động ở những vùng có đường băng, tuyết dễ trơn trượt, ngày nay

cơ cấu ABS không chỉ được thiết kế trên các cơ cấu phanh thuỷ lực mà cònứng dụng rộng rãi trên các cơ cấu phanh khí nén của các xe tải và xe kháchlớn Nhằm nâng cao tính ổn định và tính an toàn của xe trong mọi chế độ hoạtđộng như khi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, khi đi vào đường vòng vớitốc độ cao, khi phanh trong những trường hợp khẩn cấp … Cơ cấu ABS cònđược thiết kế kết hợp với nhiều cơ cấu khác Cơ cấu ABS kết hợp với cơ cấukiểm soát lực kéo Traction Control (hay ASR) làm giảm bớt công suất động

cơ và phanh các bánh xe để tránh hiện tượng các bánh xe bị trượt lăn tại chỗkhi xe khởi hành hay tăng tốc đột ngột, bởi điều này làm tổn hao vô ích mộtphần công suất của động cơ và mất tính ổn định chuyển động của ô tô Cáccông ty như BOSCH, AISIN, DENCO, BENDI là những công ty đi đầu trongviệc nghiên cứu, cải tiến và chế tạo các cơ cấu ABS và cung cấp cho các công

ty sản xuất ô tô trên toàn thế giới

Ngày nay nhờ nền công nghiệp điện tử phát triển [8], các bộ điều chỉnhđiện tử kết hợp thành những tổ hợp làm việc rất có hiệu quả như sự ra đời của

hệ thống phân phối lự phanh điện tử EBD (Electronic BrakeorceDistribution) Hệ thống hộ trợ phanh BAS (Brake Assist System) có tác dụngtăng tức thì lực phanh đến mức tối đa trong thời gian ngắn nhất khi phanhkhẩn cấp xảy ra, cũng nhằm mục đích tăng cường hiệu quả cho hệ thốngphanh Bên cạnh đó, một số hệ thống khác như: ổn định điện tử ESP(Electronic Stability Program), chống trượt ETS (Electronic Traction System),

… đều có tác dụng gián tiếp nâng cao hiệu quả phanh bằng các biện pháp nhưtăng thêm các xung lực phanh đến các bánh xe khi cần thiết (EPS), hoặc phânphối lại lực kéo giữa các bánh xe khi xuất hiện trượt lúc phanh (ETS)

Gần đây hợp tác với Bosch, hãng Mercedes – Benz cho ra đời hệ thốngđiều khiển điện tử kiểm soát quá trình phanh với tên gọi Sensotronic BrakeControl (SBC) trên mẫu xe SL Hiện nay hệ thống này đã là trang bị tiêuchuẩn trên các xe sedan từ hạng E của Mercedes – Ben.

Kế tục sự nghiệp nghiên cứu về dẫn động phanh ôtô của У.Б.ьеленскии là các tác giả H  MeTЛЮК , B П ABTУШКО [19], đã xâydựng phương pháp nghiên cứu quá trình động lực học trong dẫn động hệthống thuỷ khí nói chung, trong đó có động lực học dẫn động hệ thống phanhôtô nhằm xây dựng các phương trình toán học mô tả sự biến đổi ủa lưu lượng,

áp suất qua các phần tử trong hệ thống dẫn động phanh theo thời gian Cácphương pháp nghiên cứu của tác giả có thể cho phép khảo sát động lực họccác hệ thống dẫn động phanh phức tạp với độ chính xác cao, tuy nhiên đòi hỏiphải biết vận dụng các phương pháp nghiên cứu này một cách thích hợp khikhảo sát động lực học các hệ thống dẫn động phanh cụ thể, sẽ rút ngắn thờigian và đem lại độ chính xác cần thiết

1.2.2 Tình hình nghiên cứu hệ thống phanh trong nước

Phanh là hệ thống an toàn chủ động hết sức quan trọng, nó ảnh hưởngđến độ an toàn chạy xe nên luôn được các nhà thiết kế ôtô quan tâm, khôngngừng nghiên cứu hoàn thiện và nâng cao hiệu quả Đến nay, hệ thống phanh

đã trải qua rất nhiều cải tiến, thay đổi

GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn [20], tiến hành nghiên cứu cùng đồngnghiệp tại trường Đại học Bách Khoa, ông chế tạo thành công hai thiết bị làgiảm tốc kế và súng phun Hiệu quả phanh của ô tô được xác định dựa vàomột trong hai thiết bị trên Giảm tốc kế đo được khi ô tô phanh thì đồng thờimột cái kim được treo bởi một cái chốt sẽ lắc qua và chỉ vào bảng số Khiphanh càng gấp thì kim càng lắc mạnh và cho chỉ số càng cao Và khi muốnxác định hiệu quả phanh thì dựa vào chỉ số đó

GS.TSKH Nguyễn Hữu Cẩn đã quyết định cải tiến hệ thống phanh của

xe REO – 7 Đề tài đã nghiên cứu thiết kế xi lanh chính đảm bảo độ kín khítcủa xi lanh và pít tông tạo được áp suất dầu cần thiết khi phanh Nhờ thế mà

hệ thống phanh hoạt động bình thường Đề tài được ông cùng một số sinhviên thực hiện thành công trong vòng 6 tháng và đưa vào ứng dụng thànhcông Một số xe sử dụng lại bình thường và đảm bảo được chất lượng về kỹthuật

Đề tài cấp nhà nước của PGS.TS Phạm Hữu Nam [20] “Nghiên cứu xácđịnh hiệu quả phanh ôtô ở Việt Nam”, Chủ trì đề mục “Nghiên cứu thiết kế,chế tạo các dụng cụ để kiểm tra và thí nghiệm phanh ôtô trên đường”

Đề tài cấp Bộ của T.S Nguyễn Hoàng Việt [22], “Nghiên cứu phươngpháp xác định các chỉ tiêu của phanh ôtô” Nghiên cứu phương pháp tinh vàxây dựng chương trình tính toán động lực học dẫn động phanh, từ đó có thể

áp dụng để xác định các chỉ tiêu của phanh trên ô tô Sản phẩm có thể dùng đểtính toán động lực học dẫn đông phanh trên các loại ô tô thông thường

SO PISEY [13] “Nghiên cứu xây dựng tiêu chuẩn kiểm tra an toàn kỹthuật các hệ thống phanh và hệ thống lái của ôtô trong điều kiện giao thông ởCampuchia” Tác giả đã nghiên cứu một số vấn đề sau: nhân tố ảnh hưởngđến sự bám giữa bánh xe với mặt đường, xây dựng mô hình toán học quá trìnhphanh của ôtô, nghiên cứ ảnh hưởng góc đặt của bánh xe dẫn hướng đến tính

ổn định hướng chuyển động của ôtô, thí nghiệm kiểm tra chất lượng làm việccủa hệ thống phanh, xây dựng tiêu chuẩn đánh giá an toàn kiểm tra hệ thốngphanh

Dương tiến Minh [11] “Nghiên cứu chất lượng phanh ôtô quân sự với

hệ thống phanh có lắp bộ điều hoà lực phanh” Tác giả đã xây dựng mô hìnhtính toán nghiên cứu động lực học phanh ôtô hai cầu có lắp bộ điều hoà lực

phanh, khảo sát sự ảnh hưởng của bộ điều hoà lực phanh tới chất lượng phanh

xe ôtô quân sự sử dụng ở Việt Nam

Nguyễn Sĩ Đĩnh [8] “Nghiên cứu động lực học dẫn động điều khiển hệthống phanh ôtô quân sự” Tác giả đã giải quyết một số nội dung: xây dựng

mô hình vật lý động lực dẫn động hệ thống thuỷ lực, xây dựng mô hình tínhtoán để nghiên cứu động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh thuỷlực trên xe chỉ huy làm cơ sở lựa chọn lắp bộ ABS cho xe UAZ – 31512 nhằmnâng cao chất lượng phanh, mô phỏng động lực học dẫn động hệ thống phanh

xe UAZ – 31512 khi chưa lắp và khi đã lắp bộ ABS bằng công cụ MatlapSimulink

Tạ Văn Tám [15] “Nghiên cứu tính toán tối ưu hệ thống phanh ôtô tải

cỡ lớn theo tiêu chuẩn E/ECE/TRANS/505” Tác giả đa xây dựng chươngtrình tính toán quá trình phanh với tỷ lệ phân bố lực phanh lý tưởng, lựcphanh giữa các cầu thay đổi, tỷ lệ lực phanh giữa các cầu không đổi và môphỏng bằng phần mềm Matlab

1.3 Yêu cầu cơ bản đối với hệ thống phanh ôtô

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau [16]:

Làm việc bền vững, tin cậy; Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngộtvới cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm

Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và antoàn cho hành khách và hàng hoá

Giữ cho ô tô đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh

Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng

và khi quay vòng

Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng; Có khả năng thoát nhiệt tốt

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh là:

+ Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thườngxuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạpnên còn gọi là phanh chân

+ Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính

hỏng

+ Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô đứng yên tạichổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiểnbằng tay đòn nên gọi là phanh tay Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các

ô tô tải trọng lớn (như xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách-

lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển độnglên xuống các dốc dài còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng

để phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng quá giới hạn cho phépkhi xuống dốc

Để giảm dần tốc độ của ô tô trước khi dừng hẳn Các loại phanh trên cóthể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau Nhưng chúngphải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập Ngoài ra, đểtăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độclập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bìnhthường Để có hiệu quả phanh cao: Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.Phân phối mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn

bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xephải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng Trongtrường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén

1.4 Các tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phanh trên ô tô

Hiện nay tiêu chuẩn đánh giá chất lượng phanh của các nước có khácnhau Điều này phụ thuộc vào trình độ phát triển công nghiệp ôtô, tình trạngthiết bị, tình hình đường xá và trình độ đội ngũ cán bộ công nhân của mỗinước Mặc dù, Liên hiệp quốc có đề xuất tiêu chuẩn chung về phanh ôtônhưng mỗi nước có tiêu chuẩn riêng để áp dụng cho nước mình

Do công nghiệp ôtô ngày càng phát triển, đường sá ngày càng đượchoàn thiện tốt, cho nên tiêu chuẩn về phanh ôtô cũng thay đổi theo thời gian

1.4.1 Tiêu chuẩn phanh dùng cho cơ sở sản xuất ôtô và trong nghiên cứu khoa học

Đặc điểm của tiêu chuẩn này là yêu cầu chất lượng phanh cao, khi thínghiệm phải tiến hành ở vận tốc lớn khi bắt đầu phanh, ôtô phải chất đầy tải.Tất cả các ôtô phải tiến hành thí nghiệm ở chế độ phanh nguội

Ví dụ: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh của hệ thống phanh chính ở Nga,ôtô được thí nghiệm ở trạng thái đầy tải cho xe vận tải trung bình ở chế độphanh nguội:

Quãng đường phanh ở tốc độ 40Km/h không lớn hơn 17,2 m

Gia tốc ổn định khi phanh J ôđ không nhỏ hơn 5,5 m/s2

Về độ ổn định hướng của ôtô khi phanh, thì tiêu chuẩn yêu cầu cuối quátrình phanh góc lệch β không được quá 80, hoặc kích thước ngoài ôtô khôngvượt khỏi hành lang 3,5m

Trị số quãng đường phanh S đã cho được xác định bằng công thức [8]:

S  An v0Trong đó:

v0 – tốc độ bắt đầu phanh, Km/h;

J ôđ – gia tốc ổn định khi phanh, m/s2;

An – hệ số tính đến độ nhạy (thời gian chậm tác dụng) của hệ thốngphanh;

1.4.2 Tiêu chuẩn dùng cho cơ sở sử dụng ôtô

Đặc điểm của tiêu chuẩn này: yêu cầu của chất lượng phanh có thấphơn so với tiêu chuẩn dùng cho ôtô mới xuất xưởng, tốc độ thí nghiệm cũngthấp hơn Chế độ thử, yêu cầu ở chế độ phanh nguội, thí nghiệm có thể lúcđầy tải hoặc lúc không tải

Ví dụ: tiêu chuẩn về hiệu quả phanh của hệ thống phanh chính (phanhchân) dùng cho ôtô đang ử dụng của Nga (ГOCT 25478 – 91) có hiệu lực từngày 1 tháng 7 năm 1993 đối với xe chở hàng có tải trọng trung bình như sau:

Tốc độ bắt đầu phanh 40 km/h, quãng đường phanh không lớn hơn 19,7

m Nếu như tốc độ thử khác với tốc độ đã cho, thì có thể tính lại quãng đường

S  An v0

Trong đó:

An – hệ số tính đến độ nhạy (thời gian chậm tác dụng) của hệ

thống phanh, đối với ôtô đang sử dụng An = 0,15;

Gia tốc ổn định khi phanh J ôđ không nhỏ hơn 5,5 m/s2 khi ôtô không tải

và J ôđ = 4,4 m/s2 khi ôtô đầy tải

Về độ lệch của ôtô khi phanh (tính ổn định hướng), tiêu chuẩn ГOCT

25478 – 91 yêu cầu như sau: khi phanh ôtô bằng hệ thống phanh chính ( hệthống phanh chân) ở tốc độ bắt đầu phanh 40 km/h, độ lệch ôtô không đượcquá:

1,25m – đối với phương tiện có chiều dài nhỏ hơn 5m và chiều rộngnhỏ hơn 2m.

1,5m – đối với phương tiện có chiều dài lớn hơn 5m và chiều rộng lớnhơn 2m nhưng không vượt quá 2,5m

1,75m – đối với phương tiện có chiều rộng lớn hơn 2,5m nhưng khôngvượt quá 3m

Tiêu chuẩn ГOCT 25478 – 91 còn cho hệ số không đồng đều lựcphanh, hệ số không đồng đều lực phanh Kd ở hai bánh xe cùng một trục nhưsau:

Kd = 0,11Các số liệu về hệ số không đồng đều lực phanh Kd cho ở trên được xác định theo công thức của tiêu chuẩn ГOCT 25478 – 91 như sau:

max 

T

min d Tmax Tmin

1.4.3 Tiêu chuẩn dùng cho kiểm tra phanh định kỳ

Kiểm tra phanh định kỳ thường đươc tiến hành sau thời gian sử dụngquy định tuỳ theo cho từng loại ôtô Tiêu chuẩn dùng cho phanh định kỳ đơngiản hơn so với hai tiêu chuẩn trên Kiểm tra phanh định kỳ thường được tiếnhành ở trạng thái không tải và ở tốc độ phanh ban đầu thấp, có thể tiến hànhkiểm tra bằng các phương pháp sau:

Kiểm tra phanh định kỳ trên đường: nó có ưu điểm là sát với thực tế,quá trình phanh được phanh trên đường ngang Do đó có độ chính xác cao,tuy nhiên có một nhược điểm là cần có quãng đường dài đủ để phát huy đượctốc độ bắt đầu phanh quy định và chỉ có thể tiến hành khi thời tiết khô ráo

Tiêu chuẩn kiểm tra phanh định kỳ trên đường của Nga cho xe ôtô chởhàng có tải trọng trung bình Ứng với tốc độ bắt đầu phanh 40km/h và trạng

thái xe không tải trên đường khô, bằng phẳng nằm ngang, quãng đường phanhkhông lớn hơn 16m, giảm tốc độ không nhỏ hơn 5,5m/s2.

Ở nước ta, theo tiêu chuẩn TCN – 224 – 2000 quy định xe ôtô chở hàng

có tải trọng trung bình tốc độ bắt đầu phanh 30km/h Xe ở trạng thái không tảitrên đường nhựa khô, bằng phẳng nằm ngang, thì quãng đường phanh không

lớn hơn 11m và J max không nhỏ hơn 4,2m/s2 Về ổn định hướng khi phanh,góc lệch β không được quá 80, hoặc ôtô không được lệch khỏi hành lang3,5m

Kiểm tra phanh định kỳ trên bệ thử: nó có ưu điểm là giải phóng nhanh

vì diện tích của bệ thử thường là bé, không ảnh hưởng đến thời tiết do tiếnhành kiểm tra trong các phòng có mái che Tuy nhiên, kiểm tra phanh trên bệthử có nhược điểm là quá trình phanh chưa sát với thực tế, vì sự phanh cácbánh xe được tiến hành trên các con lăn hình trụ Nghĩa là bề mặt tiếp xúckhác với bề mặt tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường

Do nó có ưu điểm trên, việc kiểm tra phanh trên bệ thử được tiến hành

ở đại đa số các nước trên thế giới Khi tiến hành kiểm tra phanh trên bệ thử dùng các số sau để đánh giá:

Lực phanh riêng: P r  G T

Hệ số không đồng đều lực phanh Kd

Ví dụ: Tiêu chuẩn trên bệ thử của Nga:

Lực phanh riêng của phanh chính (phanh chân)  50%

Hệ số không đồng đều lực phanh Kd  20% và được tính theo côngthức:

Kd Tm axT

m in100%

T

m ax

Ngoài các tiêu chuẩn đã nêu ở trên, còn một số tiêu chuẩn khác nữa màhiện nay các nước trên thế giới đang quan tâm và đánh giá rất cao về ý nghĩakhoa học Đó là tiêu chuẩn E/ECE/TRANS/505 của châu âu Nội dung củatiêu chuẩn đề cập đến vấn đề về sự thay đổi trọng lượng giữa các cầu trongquá trình phanh có ảnh hưởng đến chất lượng phanh như thế nào, phân tíchhiện tượng trượt lết các bánh xe gây nên mất tính ổn định hướng Trên cơ sở

đó giúp cho việc tính toán thiết kế hệ thống phanh và chỉ ra sự cần thiết phảilắp các van điều chỉnh tự động điều chỉnh áp suất khí nén đến các bầu phanh

1.4.4 Đo quãng đường phanh trên đường

Chọn đoạn đường phẳng dài mặt đường khô có hệ số bám cao [12],không có chướng ngại vật Tại 1/3 quãng đường cắm cọc chỉ thị điểm bắt đầuđặt chân lên bàn đạp phanh Cho ô tô chạy đến tốc độ qui định (v), duy trì tốc

độ này cho đến vị trí cọc tiêu phanh Tại vị trí cọc tiêu cắt ly hợp, đặt chân lênbàn đạp phanh và phanh ngặt Khi phanh, giữ yên vị trí bàn đạp phanh, vànhlái ở trạng thái đi thẳng Chờ cho ô tô dừng lại Đo khoảng cách từ cọc tiêuđến vị trí ô tô dừng, khoảng cách này là quãng đường phanh, và so sánh vớichỉ tiêu đánh giá Phương pháp này khá thuận lợi, không đòi hỏi nhiều thiết

bị, nhưng nhược điểm là độ chính xác không cao, quá trình đo phụ thuộc vàomặt đường và trạng thái đạp phanh, dễ gây nguy hiểm khi thử trên đường

1.4.5 Đo gia tốc chậm dần, thời gian phanh trên đường

Phương pháp này tương tự như trên [1]2, nhưng cần có dụng cụ đo giatốc với độ chính xác ± 0,1m/s2 và xác định bằng giá trị gia tốc phanh lớn nhấttrên dụng cụ đo Đo gia tốc chậm dần lớn nhất là phương pháp cho độ chínhxác tốt, có thể dùng đánh giá hất lượng hệ thống phanh, vì dụng cụ đo nhỏgọn (gắn trên kính ô tô)

Việc tiến hành đo thời gian phanh cần đồng hồ đo thời gian theo kiểubấm giây với độ chính xác 1/10 giây Thời điểm bắt đầu bấm giây là lúc đặtchân lên bàn đạp phanh, thời điểm kết thúc là lúc ô tô dừng hẳn.

1.4.6 Đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh

Việc đo lực phanh và hành trình bàn đạp phanh có thể tiến hành thôngqua cảm nhận của người điều khiển [12] Song để chính xác các giá trị này cóthể dùng lực kế đo lực và thước đo chiều dài, khi xe đứng yên trên nền đường.Khi đo cần xác định: lực phanh lớn nhất đặt trên bàn đạp phanh, hành trình tự

do của bàn đạp phanh, khoảng cách tới sàn khi không phanh hay hành trìnhtoàn bộ bàn đạp phanh, khoảng cách còn lại tới sàn Hành trình tự do của bànđạp phanh được đo với lực bàn đạp nhỏ khoảng (20 ÷50)N, giá trị nhỏ với ô

tô con, giá trị lớn với ô tô tải Hành trình toàn bộ được đo khi đạp với lực bànđạp khoảng (500 ÷700)N Lực phanh lớn nhất trên bàn đạp được đo bằng lực

kế đặt trên bàn đạp phanh, ứng với khi đạp hết hành trình toàn bộ Các giá tri

đo được phải so sánh với tiêu chuẩn kỹ thuật của nhà sản xuất

Khi hành trình tự do của bàn đạp phanh quá lớn hoặc quá nhỏ và hànhtrình toàn bộ bàn đạp phanh thay đổi chứng tỏ cơ cấu phanh bị mòn, có sailệch vị trí đòn dẫn động Khi lực phanh lớn nhất trên bàn đạp quá lớn chứng

tỏ cơ cấu phanh bị kẹt, hoặc có hư hỏng trong phần dẫn động Đo lực phanh

và hành trình cần kéo phanh tay Khi đo cần xác định: lực phanh lớn nhất đặttrên cần kéo phanh tay, hành trình toàn bộ cần kéo Thông thường trên phanhtay có cơ cấu cóc hãm, vì vậy dùng tiếng “tách” để xác định Số lượng tiếng

“tách” cho bởi nhà chế tạo

Đo hiệu quả của phanh tay bằng cách thử xe trên đường: Chọn mặtđường tốt khô, có độ nhẵn và độ bám gần đồng đều, chiều dài khoảng 150m,chiều rộng mặt đường lớn từ 4 đến 6 lần chiều rộng thân xe Kẻ sẵn trên nềnđường vạch chuẩn tim đường, cắm mốc tiêu vị trí bắt đầu phanh Cho xe

chuyển động thẳng với vận tốc qui định và phanh ngặt, giữ chặt vành lái.Thông qua trạng thái dừng xe xác định độ lệch hướng chuyển động ô tô, đochiều dài quãng đường phanh AB, và độ lệch quĩ đạo BC Trị số lệch hướngnày có thể lấy bằng giá trị trung bình của độ lệch ngang thân xe trên chiều dàiquãng đường phanh, nó biểu thị sự không đồng đều của mômen phanh trêncác cơ cấu phanh, do mòn hoặc do hư hỏng trong các đường dẫn động (dòngdẫn động phanh) Điều kiện thử như vậy có ý nghĩa khi xem xét an toànchuyển động mà không chỉ rõ sự không đồng đều cho các bánh xe TheoTCVN 224-95 độ lệch quĩ đạo khi phanh ở vận tốc qui định (30m/h với ô tôtải, buýt, 40km/h với ô tô con) không quá 80 hay 3,5m.

1.5 Tổng quan về hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén

1.5.1 Một số đặc điểm của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén

Hệ thống phanh dùng khí nén có ưu điểm là lực tác dụng lên bàn đạpnhỏ, vì vậy nó được trang bị cho ôtô có tải trọng trung bình và lớn, có khảnăng điều khiển hệ thống phanh rơmoóc với hệ thống phanh của ôtô kéo Do

đó phanh đoàn xe được ổn định Một ưu diểm nữa của phanh khí nén là cókhả năng cơ khí quá trình điều khiển ôtô, có thể sử dụng khí nén cho các bộphận làm việc khác như trợ lực cho bộ phận ly hợp, hệ thống treo loại khív.v Nhưng nhược điểm của hệ thống phanh khí nén là số lượng các cụm khánhiều, kích thước và trọng lượng khá lớn, giá thành cao

Theo lý thuyết về phanh ôtô do có sự phân bố lại trọng lượng khiphanh, nghĩa là trong quá trình phanh tải dụng tác dụng lên các cầu xe có sựthay đổi (ở cầu trước tải trọng tăng lên và ở cầu sau tải trọng giảm đi) Do đó

để phanh có hiệu quả thì lực phanh đặt lên các bánh xe cũng phải có sự thayđổi tương ứng Trọng lượng tác dụng lên các bánh xe càng lớn thì lực phanhcũng phải càng lớn và ngược lại

Khi thiết kế, nếu không có các van điều chỉnh tỷ lệ phân bố áp suất,nghĩa là áp suất ở các bánh xe cầu trước p1 bằng áp suất ở bánh xe cầu sau p2.

Do đó dẫn đến sự phân bố lực phanh không tương ứng với trọng lượng phân

bố lên các cầu Vì vậy sẽ sinh ra hiện tượng trượt lết ở các bánh xe, hoặckhông đạt được hiệu quả phanh do không tận dụng hết trọng lượng bám.Nhằm khắc phục hạn chế nêu trên nên các xe ôtô tải đời mới đã bố trí vanđiều chỉnh áp suất đảm bảo nhận chức năng thay đổi lực phanh ở các bánh xebằng việc thay đổi áp suất khí nén tới các bầu phanh Nhờ đó mà tăng đượchiệu quả phanh, cho phép tránh được hiện tượng trượt lết và đảm bảo độ ổnđịnh khi phanh xe

Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ôtô vận tải cỡ lớn vàtrung bình Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng củakhí nén Khi phanh người lái tác dụng một lực nhỏ để mở van khí nén do đó

có thể giảm giảm sức lao động của người lái, tuỳ theo kết cấu của mỗi loại xe

mà người ta có thể bố trí dẫn động một dòng hay hai dòng

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại dẫn động khí nén một dòng(hình 1.3)

Khi động cơ làm việc dẫn động máy nén khí (1), khí trời được hút vào,

qua van điều chỉnh áp suất (2) và tới bình chứa khí nén (3), sau đó khí nén

được dẫn đến chờ ở van điều khiển (4) Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp

phanh sẽ mở van điều khiển (4), dòng khí nén đi theo đường ống dẫn (5) tới

các bầu phanh (6) để thực hiện quá trình phanh

Khi nhả bàn đạp phanh van điều khiển (4) đóng, ngắt liên hệ giữa bình

chứa khí với các bầu phanh (6), đồng thời mở đường ống ở van điều khiển (4)

thông với không khí bên ngoài, khí nén từ bầu phanh (6) thoát ra ngoài và lò

xo hồi vị kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu kết thúc quá trình phanh

Ưu điểm của loại dẫn động khí nén một dòng là điều khiển nhẹ nhàng,

kết cấu đơn giản, gọn nhẹ; Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô

Nhưng nó cũng có nhược điểm là không đảm bảo độ an toàn và tin cậy vì nếu

có một chỗ nào đó bị rò rỉ khí nén thì toàn bộ hệ thống phanh sẽ không làm

việc được

Cấu tạo và nguyên lý làm việc của loại dẫn động khí nén hai dòng (hình

1.4)

3 1 2 4 8 5

9

Hình 1.4 Dẫn động khí nén hai dòng

1 Máy nén khí; 2 Van điều chỉnh áp suất; 3,4 Bình chứa khí nén; 5 Van

điều khiển (Tổng phanh); 6,7 Đường ống dẫn khí; 8,9 Các bầu phanh.

Khí trời được hút vào máy nén khí (1), qua van điều chỉnh áp suất (2)

và tới bình chứa khí nén (3,4), sau đó khí nén được dẫn đến chờ ở van điềukhiển (5) Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh sẽ mở van điều khiển(5), dòng khí nén được chia thành hai dòng:

Một dòng khí nén đi theo đường ống dẫn (6) tới các bầu phanh (9) đểthực hiện quá trình phanh các bánh xe cầu sau

Một dòng khí nén đi theo đường ống dẫn (7) tới các bầu phanh (8) đểthực hiện quá trình phanh các bánh xe cầu sau

Ưu điểm của loại dẫn động khí nén hai dòng là đảm bảo độ an toàn vàtin cậy cao vì một trong hai dòng khí nén bị rò rỉ thì ta có thể sử dụng dòngkhí còn lại Nhưng nó cũng có nhược điểm là có kết cấu phức tạp, van phânphối phải có kết cấu hai tầng và trang thiết bị cồng kềnh hơn

1.5.2 Các chi tiết trong hệ thống phanh khí nén

Máy nén khí (air compressor): nén và bơm khí tới các bình chứa để sẵnsàng sử dụng

Van điều áp của máy nén khí (air compressor governor): điều khiển thờiđiểm bơm khí của máy nén vào các bình chứa để đảm bảo thể tích khí đủ tiêuchuẩn

Các bình chứa (air reservoir tanks): chứa khí nén cho toàn hệ thống.Các van xả hơi nước (drain valves): nằm phía dưới thân các bình chứa,dùng để xả hơi nước lẫn trong khí nén

Tổng phanh (foot valve): khi nhận tác động từ chân phanh sẽ điều khiểnnhả khí nén từ các bình chứa

Bầu phanh (brake chambers): thường là một bình hình trụ có nhiệm vụtạo lực đẩy lên đòn điều chỉnh khe hở má phanh thông qua một cần đẩy đểquay cơ cấu cam phanh xe

Cần đẩy (push rod): một thanh nối bằng thép hoạt động tương tự nhưmột pit-tông nối giữa bầu phanh với đòn điều chỉnh khe hở má phanh.

Đòn điều chỉnh khe hở má phanh (slack adjusters): một tay đòn nối cầnđẩy với cơ cấu cam kiểu chữ S để điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tangphanh

Cam phanh kiểu chữ S (brake S -cam): cơ cấu cam kiểu chữ S ép cácguốc phanh vào sát tang phanh để phanh xe

Guốc phanh (brake shoes): các kim loại được phủ một lớp vỏ đặc biệtnhằm tạo ra ma sát với tang phanh

Lò xo hồi vị (return spring): một lò xo cứng được nối với các guốcphanh ở mỗi bánh xe nhằm giữ các guốc ở vị trí không phanh khi không bị épbởi cơ cấu cam

Trên phanh khí nén có một van ba ngả, như tên gọi của nó, có ba cửanối tới ba đường khí khác nhau: một cửa dành cho ống dẫn chính từ bình tíchkhí, một cửa dẫn tới các bầu phanh và cửa còn lại thông với các bình chứaphụ Và như vây, một hệ thống “van ba ngả” sẽ thực hiện các chức năng sau:

Nạp khí: Hệ thống cần được nạp đầy khí nén thì mới có thể nhả phanh.Nghĩa là, khi xe không hoạt động, nó luôn trong tình trạng được phanh Chỉkhi áp suất trong hệ thống đạt tới mức thích hợp thì cơ cấu phanh dừng mớithôi tác dụng, xe sắn sàng hoạt động

Tác dụng phanh: Khi người điều khiển đạp phanh thì áp suất trong hệthống sẽ giảm xuống Còn khi lượng khí trọng hệ thống giảm thì van ba ngả

sẽ cho phép khí hồi về các bình chứa, đồng thời cơ cấu phanh thực hiện chứcnăng phanh

Nhả phanh: Sau khi thực hiện tác dụng phanh thì một lượng khí nén sẽ

bị xả ra ngoài, sau đó áp suất trong hệ thống được tăng để nhả phanh

1.5.3 Các yêu cầu cơ bản trong kiểm tra hệ thống phanh

Hệ thống phanh là một hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô [16] Do vậy phải chấp hành những yêu cầu kiểm tra khắt khe, nhất là đối với

ô tô thường xuyên hoạt động ở tốc độ cao, tải trọng lớn và khi đi trên đường nhiều đồi núi và cua dốc Các yêu cầu sau:

- Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe khẩn cấp trong bất kỳ tình huống nào Khi phanh đột ngột, xe phải dừng sau sau quãng đường phanh ngắn nhất,tức là có gia tốc phanh cực đại

Phải đảm bảo phanh giảm tốc độ ôtô trong mọi điều kiện sử dụng, lựcphanh trên bàn đạp phải tỷ lệ với hành trình bàn đạp, có khả năng rà phanhkhi cần thiết Hiệu quả phanh cao và phải kèm theo sự phanh êm dịu để đảmbảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần biến đổi đều đặn giữ ổn địnhchuyển động của xe

Tối thiểu trên ô tô phải có hai hệ thống phanh là: phanh chính và phanh

dự phòng (phanh chân và phanh tay) Hai hệ thống đều phải sẵn sàng làm việckhi cần thiết Dẫn động phanh tay và phanh chân làm việc độc lập không ảnhhưởng lẫn nhau Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự

cố Phanh tay dùng để giữ nguyên vị trí xe trên đường bằng cũng như trên dốcnghiêng theo thiết kế ban đầu

Lực điều khiển không quá lớn và điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng kể cả điều khiển bằng chân hoặc bằng tay

Hành trình bàn đạp phanh hoặc tay phanh phải thích hợp và nằm trong phạm vi điều khiển có thể của người sử dụng

Hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu quả phanh không thay đổinhiều giữa các lần phanh Độ chậm tác dụng phải nhỏ và có thể làm việcnhanh chóng tạo hiệu quả phanh ô tô ngay sau khi vừa mới thôi phanh

Khi phanh lực phanh sinh ra giữa các bánh xe cùng một cầu phải bằng nhau, Nếu có sai lệch thì phải nhỏ trong phạm vi cho phép Khi thử phanh trên đường phải đúng quỹ đạo mong muốn theo điều khiển.

Các hệ thống điều khiển có trợ lực phanh, khi bị hư hỏng trợ lực, hệthống phanh vẫn được điều khiển và có tác dụng lên ô tô

Đảm bảo độ tin cậy sử dụng của ôtô trong cả hệ thống và các chi tiếttrong hệ thống, nhất là các chi tiết bao kín bằng vật liệu cao su, nhựa tổnghợp

Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khuvực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moayơ…) phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế các chi tiết hư hỏng

Kết luận:

Do mật độ ôtô lưu thông trên đường ngày càng nhiều và tốc độ chuyểnđộng ngày càng cao (vì đường sá ngày càng được cải thiện tốt hơn) Cho nênvấn đề an toàn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu cần phảiđược quan tâm Những năm gần đây, tỷ lệ tai nạn giao thông ngày càng tăng.Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ, nguyênnhân do hư hỏng của máy móc, trục trặc về kỹ thuật của các hệ thống trên ôtôgây nên thì hệ thống phanh chiếm một tỷ lệ lớn Vậy để hạn chế tới mức thấpnhất về vấn đề này chờ đợi sự đóng góp của các nhà thiết kế, chế tạo, các nhàquản lý và người sử dụng phương tiện giao thông Thiết nghĩ, một trong cácbiện pháp tích cực là phải tiến hành chủ động nghiên cứu, chế tạo và sử dụngcác loại xe thế hệ mới Đồng thời nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh củacác loại xe ôtô đang lưu hành hiện nay Vì mang tính chất cấp thiết như vậy,

nên tác giả mạnh dạn nghiên cứu đề tài: “Khảo sát quá trình phanh của xe

ôtô tải chở gỗ”

Chương 2 MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG

PHÁP NGHIÊN CỨU 2.1 Mục tiêu nghiên cứu

Khảo sát quá trình phanh của ô tô Dongfeng DFM - TD7TA chở gỗ đitrên đường Lâm nghiệp, làm cơ sở cho việc đánh giá chất lượng của hệ thốngphanh và chọn lực phanh hợp lý khi vận chuyển gỗ đi trên đường Lâm nghiệp

2.2 Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA củaCông ty TNHH ôtô Đông Phong - Việt Nam sản xuất, khi vận chuyễn gỗ trênđường lâm nghiệp

2.2.1 Xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA

Ôtô Dongfeng DFM - TD7TA (hình 2.1) là loại xe hai cầu, cầu trước bịđộng và cầu sau chủ động, được sử dụng để vận chuyển hàng hoá trên thị trườngđặc biệt là các loại hàng hoá như vật liệu xây dựng, đất đá, gỗ rừng trồng… xe

có tính cơ động cao, vận chuyển trên nhiều loại đường xá khác nhau

Hình 2.1: Xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA

Một số thông số kỹ thuật của xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA được thểhiện theo bảng 2.1

Bảng 2.1- Đặc tính kỹ thuật xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA

Hình 2.2 Sơ đồ hệ thống phanh của xe ô tô Dongfeng DFM - TD7TA

1 Máy nén khí; 2 Bầu lọc khí; 3 Bộ điều chỉnh áp suất; 4 Đồng hồ báo áp suất khí nén; 5 Bàn đạp phanh; 6 Van an toàn; 7 Bình chứa khí nén; 8 Van phân phối (tổng phanh); 9 Bầu phanh; 10 Cam phanh; 11 Lò xo cơ cấu phanh; 12 Guốc phanh.

Hệ thống phanh chính (phanh chân) với cơ cấu phanh ở trục trước vàtrục sau, kiểu phanh tang trống, dẫn động phanh khí nén hai dòng.

Hệ thống phanh tay: kiểu phanh tang trống dẫn động khí nén và lò xotích năng tại các bầu phanh cầu sau

Đường kính trống phanh x Chiều rộng má phanh: phanh trước: D390 x90; phanh sau: D400 x 180 mm

Máy nén khí (1) được dẫn động từ động cơ sẽ nén khí đến bình chứa(7), dung tích bình chứa đảm bảo dự trữ hơi để đạp phanh một số lần Khí nénđược lọc sạch nhờ vào bầu lọc không khí trước khi vào máy nén khí Bộ điềuchỉnh áp suất (6) giới hạn áp suất khí nén trong bình ở mức qui định Áp suấtcủa khí nén trong bình được xác định nhờ vào đồng hồ áp suất (4) đặt trongbuồng lái (ca bin)

Nguyên lý làm việc hệ thống phanh khí nén của ôtô Dongfeng DFM –TD7TA:

Khi cần giảm tốc độ của xe hoặc dừng hẳn xe lại thì người lái xe tácđộng vào bàn đạp phanh (5), qua hệ thống dẫn động đến van phân phối (8),lúc đó khí nén từ bình chứa qua van phân phối (8), tại đây khí nén được chiathành hai đường: một đường đến các cơ cấu phanh của cầu trước và đườngcòn lại đến cơ cấu phanh của cầu sau Khí nén đến cơ cấu qua các bầu phanh

(9) của xe, tác dụng vào màng cao su bầu phanh và đẩy ty phanh (ty phanhđược lắp cứng với màng cao su bầu phanh và một đầu tỳ vào cam phanh) làmcho cam phanh quay, ép các guốc phanh (12) vào tăng bua và thực hiện quátrình phanh

Khi thôi phanh, người lái nhả bàn đạp phanh (5), do cấu tạo đặc biệtcủa van phân phối (8) nên khí nén ở các bình chứa (7) không đi qua van đếncác bầu phanh được Lúc này nhờ sức căng của lò xo cơ cấu phanh (11) kéohai guốc phanh (12) làm cho cam phanh (10) quay chiều ngược trở lại, đồng

thời kết hợp với lò xo hồi vị ở bầu phanh đẩy màng cao su phanh và ty phanh

về vị trí ban đầu thực hiện quá trình mở phanh hoàn toàn

2.2.3 Đường lâm nghiệp.

Đường vận chuyển lâm nghiệp [17] thường là đường đất tự nhiên hoặcđường rải đá phần nền đường Thường được sử dụng cho các loại xe vậnchuyển: máy kéo bánh hơi, các loại xe ôtô tải cỡ nhỏ và trung bình, là đường

đã được san ủi gạt bỏ những chướng ngại vật và có độ dốc cho phép Đường ô

tô lâm nghiệp được phân làm 4 cấp, tương ứng với 4 loại đường, cụ thể:

Đường trục chính: Đường trục chính là đường vận chuyển chính củamột khu kinh tế lâm nghiệp trong vùng Đường trục chính là liên kết giữa cáclâm trường trong vùng với nhau, giữa các lâm trường với khu trung tâm kinh

tế lâm nghiệp, giữa các khu trung tâm kinh tế lâm nghiệp với nhau Với quiđịnh về nhiệm vụ, chỉ tiêu như trên, đường trục chính là loại đường được quantâm đầu tư cao nhất và được qui định là loại đường cấp I trong hệ thốngđường ô tô lâm nghiệp

Đường trục phụ: Đường trục phụ là đường vận chuyển chính của mộtlâm trường, đường trục phụ có nhiệm vụ nối liền các đường nhánh chínhtrong các khu khai thác của lâm trường, trên đường trục phụ thường xuyên có

xe chạy trong năm Với các qui định về nhiệm vụ, chỉ tiêu như trên, đườngtrục phụ là loại đường được đầu tư thấp hơn đường trục chính và được quiđịnh là loại đường cấp II trong bảng phân cấp các loại đường ô tô lâm nghiệp

Đường nhánh chính : Đường nhánh chính là đường liên kết các đườngnhánh phụ với đường trục phụ và cũng có thể nối các đường nhánh phụ vớiđường trục chính Đường nhánh chính cũng là đường vận chuyển gỗ, lâm sảnchính của một lâm trường, trên đường nhánh chính thường xuyên có xe chạytrong năm (trừ mùa mưa lũ xe không hoạt động)

Đường nhánh phụ : Đường nhánh phụ là loại đường có nhiệm vụ liênkết từ các điểm có hàng hoá (các kho gỗ I, các bãi giao trong khu khai thác)với các tuyến đường nhánh chính (cũng có trường hợp nối với các đườngtrục) Loại đường này ô tô chỉ có thể hoạt động tốt trong mùa khô.

Ngoài ra độ dốc của đường ô tô lâm nghiệp có nhiều loại và cấp đườngkhác nhau Đường ôtô lâm nghiệp được thiết kế theo hai chiều có tải (chiều xechạy từ rừng ra ngoài) và không có tải (chiều xe chạy vào rừng), độ dốc dọccủa tuyến đường đối với chiều không có tải thường cao hơn chiều có tảikhoảng từ (1 ÷ 2)% Độ dốc tối đa của các loại đường như sau: Đường trụcchính (Cấp I): (8 ÷ 9)% ; Đường trục phụ (Cấp II): (9 ÷ 10)%; Đường nhánhchính (Cấp III): (10 ÷12)%; Đường nhánh phụ (Cấp IV): (11 ÷12)%

Các ssố liệu này làm tài liệu cơ sở cho việc khảo sát quá trình phanhcủa xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA chở gỗ khi chuyển động trên đường lâmnghiệp

2.3 Phạm vi nghiên cứu

Khi xe ôtô hoạt động trên đường lâm nghiệp có nhiều đèo dốc và cuagấp Vì vậy ở mỗi vị trí trên đường khi phanh đều có các lực phanh, mômenphanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh, quãng đường phanh, trọng lượngkhi phanh tại các cầu… đều khác nhau

Nhưng trong khuôn khổ luận văn, học viên chỉ khảo sát quá trình phanhcủa ôtô Dongfeng DFM - TD7TA chở gỗ đi xuống dốc trên đường cấp I và có

độ dốc 9% với các nội dung nghiên cứu sau:

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh của xe ôtô (Giatốc chậm dần khi phanh, thời gian phanh, quãng đường phanh, lực phanhriêng)

Tính toán quá trình phanh với tỷ lệ phân bổ lực phanh lý tưởng

Tính toán quá trình phanh với tỷ lệ lực phanh giữa các cầu

Sự phân bố lại trọng lượng và mômen khi phanh.

Đề xuất một số giải pháp để làm cơ sở hoàn thiện thêm chất lượng của

hệ thống phanh, đồng thời phục vụ cho việc chọn lực phanh hợp lý khi ôtôDongfeng DFM - TD7TA chở gỗ đi trên đường lâm nghiệp

2.4 Nội dung nghiên cứu

Luận văn bao gồm bốn chương: Ba chương nghiên cứu lý thuyết(chương 1, 2, 3); một chương nghiên cứu thực nghiệm (chương 4); phần kếtluận và kiến nghị

2.4.1 Nghiên cứu lý thuyết

Xây dựng mô hình tính toán các thông số đặc trưng quá trình phanh của

ô tô Dongfeng DFM - TD7TA chở gỗ đi trên đường lâm nghiệp

Xác định một số chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh của ô tô DongfengDFM - TD7TA chở gỗ đi trên đường lâm nghiệp

2.4.2 Nghiên cứu thực nghiệm

Nghiên cứu thực nghiệm để minh họa một phần cho nghiên cứu lý thuyết

và xác định các các thông số đầu vào cho hệ thống phanh của xe ôtôDongfeng TD7TA chở gỗ đi xuống dốc trên đường lâm nghiệp cấp I có độ dốc

là 9% Cụ thể: Đo gia tốc chậm dần khi phanh; Đo quãng đường; Đo áp suấtkhí nén khi phanh

2.5 Phương pháp nghiên cứu

2.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết

Ứng dụng phương pháp của môn học lý thuyết ô tô máy kéo để tínhtoán các thông số đặc trưng quá trình phanh, một số chỉ tiêu đánh giá chấtlượng và sự phân bố trọng lượng khi phanh của ô tô Dongfeng DFM - TD7TAchở gỗ đi trên đường lâm nghiệp

Ứng dụng phương pháp môn học lý thuyết tính toán thiết kế ô tô máykéo để tính toán các thông số đặc trưng quá trình phanh, một số chỉ tiêu đánh

giá chất lượng, momen phanh và sự phân bố trọng lượng khi phanh của ô tôDongfeng DFM - TD7TA chở gỗ đi trên đường lâm nghiệp.

2.5.2 Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm

Chúng tôi đề xuất sử dụng phương pháp thử nghiệm xe ôtô DongfengDFM - TD7TA chở gỗ trên đường lâm nghiệp và trên đoạn đường đã đượckhảo sát

Sau khi thu được những kết quả từ mô hình toán của nghiên cứu lýthuyết, để kiểm tra tính đúng đắn và độ tin cậy của mô hình người ta thườngphải tiến hành thực nghiệm Trong thực nghiệm, người ta sẽ tiến hành cácphép đo để xác định các thông số thực và qui luật biến đổi thực của chúng.Sau đó, tiến hành so sánh với những kết quả của tính toán lý thuyết, nếu sailệch trong phạm vi cho phép và có thể lý giải được nguyên nhân dẫn đến sựsai lệch đó thì lý thuyết sẽ được chấp nhận Đối với các nội dung nghiên cứuthực nghiệm trong luận văn này, học viên đề xuất phương pháp khảo nghiệmnhư sau: Phương pháp đo các đại lượng không điện bằng điện với việc ứngdụng các cảm biến đo tiêu chuẩn kết hợp với các thiết bị đo kỹ thuật số nối

ghép máy tính (đo gia tốc chậm dần khi phanh, thời gian phanh và áp suất

khí nén khi phanh) Phương pháp đo các đại lượng không điện là phương pháp

biến đổi các đại lượng không điện thành đại lượng điện trung gian, tín hiệuđiện này được đưa đến bộ phận khuếch đại, thông qua việc đo các đại lượngđiện đó sẽ xác định ra các đại lượng cần đo

Sơ đồ nguyên lý của phương pháp đo các đại lượng không điện bằngđiện với việc ứng dụng các thiết bị kỹ thuật số có sự trợ giúp của máy tínhnhư sau:

Trong đó: CB - cảm biến;

Hiện nay, bộ khuếch đại K và bộ chuyển đổi A/D được tích hợp chungvào một thiết bị và được điều khiển bằng phần mềm riêng của chúng Có một

số thiết bị và phần mềm thông dụng như: thiết bị DMC Plus và phần mềmđiều khiển DMC Laplus; thiết bị Spider8 và phần mềm Spider8 Conltrol.Ngoài ra người ta còn dùng phần mềm Catman để điều khiển cả hai loại thiết

bị nêu trên

Cảm biến CB được gắn vào vật cần đo, tín hiệu từ cảm biến CB đượcchuyển đến bộ khuếch đại K, tại đây tín hiệu được khuếch đại lên hàng nghìnlần Tín hiệu sau khuếch đại được bộ chuyển đổi A/D chuyển sang dạng số vàđược lưu vào máy tính bằng định dạng ASC II

Để đo quãng đường phanh chúng tôi dùng thước mét: Chọn đoạnđường phẳng dài mặt đường khô có hệ số bám cao, không có chướng ngại vật.Tại 1/3 quãng đường cắm cọc chỉ thị điểm bắt đầu đặt chân lên bàn đạpphanh Cho ô tô đến tốc độ qui định (v), duy trì tốc độ này cho đến vị trí cọctiêu phanh Tại vị trí cọc tiêu cắt ly hợp, đặt chân lên bàn đạp phanh và phanhngặt Khi phanh, giữ yên vị trí bàn đạp phanh, vành lái ở trạng thái đi thẳng.Chờ cho ô tô dừng lại, đo khoảng cách từ cọc tiêu đến vị trí ô tô dừng, khoảngcách này là quãng đường phanh, rồi so sánh với chỉ tiêu để đánh giá

Thực nghiệm là một nội dung quan trọng của việc khảo sát hệ thốngphanh ôtô Sự chuẩn xác giữa kết quả tính toán lý thuyết và kết quả thựcnghiệm là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá độ tin cậy và chất lượng của côngtrình nghiên cứu.

Chương 3 NGHIÊN CỨU LÝ THUYẾT QUÁ TRÌNH PHANH

3.1 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh của xe ôtô Dongfeng DFM – TD7TA khi chở gỗ đi xuống dốc trên đường lâm nghiệp

Để đánh giá hiệu quả phanh có thể dùng một trong những chỉ tiêu sau:thời gian phanh nhỏ nhất tmin , gia tốc chậm dần lớn nhất jmax , quãng đườngphanh nhỏ nhất Smin và lực phanh hoặc lực phanh riêng

3.1.1 Sơ đồ tính toán lực phanh

Sơ đồ tính toán lực phanh của xe ôtô Dongfeng DFM - TD7TA đượcthể hiện như sau (hình 3.1)

Lb

Hình 3.1 – Sơ đồ tính toán lực phanh của xe ôtô Dongfeng DFM –TD7TA

Ga – trọng lượng toàn bộ của ôtô, DaN;

G1 – trọng lượng tác dụng lên cầu trước của ôtô, DaN;

G2 – trọng lượng tác dụng lên cầu sau của ôtô, DaN;

L – chiều dài cơ sở của ôtô, m;

a, b – khoảng cách từ trọng tâm của ôtô đến trục trước và sau,

m; hg – khoảng cách từ trọng tâm của ôtô xuống mặt đất, m;

T1 và T2 – lực phanh tại các bánh xe trước và bánh xe sau,

kN; Σ T – tổng lực phanh tại các bánh xe, kN;

M T1 và M T2 - mômen trênbánh xe trước và bánh xe sau, Kg.m;

PJ – lực quán tính của ôtô khi phanh;

 1 và  2 - hệ số bám trên các bánh xe cầu trước và cầu sau ;

 - Góc dốc của đường khi ôtô chuyển động Đối với đường lâm

nghiệp cấp I dành cho ôtô vận tải thì độ dốc lớn nhất 9% có nghĩa là   60

Z1và Z2 – hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên

các bánh xe trước và sau ;

rbx – bán kính lăn của bánh xe ôtô, m

Bán kính lăn của bánh xe ôtô Dongfeng DFM – TD7TA rbx được tính

toán cụ thể như sau:

Ký hiệu của lốp 10.00 - 20, có nghĩa là với bề rộng lốp B = 10 inc và

- hệ số biến dạng của lốp

Một số thông số kỹ thuật sử dụng trong quá trình tính toán lực phanh

của xe ôtô Dongfeng DFM – TD7TA được thể hiện ở bảng 3.1

Bảng 3.1 Các thông số của xe ôtô Dongfeng DFM –TD7TA

Thông số

GaLab

hg

rbx

3.1.2 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng đểđánh giá chất lượng phanh của ô tô Khi phân tích các lực tác dụng lên ô tô cóthể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ô tô đang nghiên cứu khi đixuống dốc [4]:

Pj = T + Tf + Tω + Tη - Ti

Tf – lực cản lăn;

Tω – lực cản không khí;

Tη – lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí (ma sát ở ổ

bi ); Ti – lực cản khi ôtô xuống dốc

Các lực Tf, Tω, Tη, trong quá trình xe chuyển động và khi phanh là rất nhỏ, cho nên chúng ta có thể bỏ qua các lực đó Lúc này phương trình (3.1) ta

có thể tính như sau:

Pj = T - TiLực phanh lớn nhất Tmax được xác định theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn và đồng thời theo biểu thức:

Tmax =  Ga.cos + Ga.sin α

Từ đó, phương trình (3.2) có thể viết:

δi

G a cos

g

Trong đó:  – hệ số bám giữa lốp và mặt đường;

Ga – trọng lượng của xe ô tô;

g – gia tốc trọng trường;

jpmax – gia tốc chậm dần cực đại khi phanh;

δi – hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô

Từ biểu thức (1.3) xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:

j

p m ax 

Do hệ số bám phụ thuộc bởi nhiều yếu tố khác nhau và việc xác định

các yếu tố này để áp dụng trong tính toán gặp nhiều khó khăn, cho nên người

ta thường sử dụng giá trị hệ số bám trung bình, phụ thuộc vào từng loại đường

Từ các điều kiện trên, ta chọn ra các hệ số phù hợp và tải trọng của xe

ôtô đang tính toán cụ thể như sau: