Luận văn thạc sĩ nghiên cứu mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc

Tổng quan

Hệ thống dẫn động phanh khí nén trên máy kéo

Hình 2.1 Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động khí nén của máy kéo [11]

Hệ thống khí nén trên máy kéo có vai trò quan trọng trong việc dẫn động phanh ở các bánh xe, cung cấp hơi nén cho cơ cấu gạt mưa, cơ cấu đóng mở ly hợp, bơm lốp và nạp nhiên liệu vào bình chứa Để đảm bảo nguồn dự trữ khí nén, hệ thống bao gồm máy nén khí và các bình chứa hơi Khi phanh máy kéo, khí nén từ các bình chứa sẽ được nạp vào buồng phanh, giúp làm hãm các bánh xe hiệu quả.

1 - gạt m−a (lau kính), 2 - máy nén khí, 3 - guốc phanh, 4 - buồng phanh, 5

- bàn đạp phanh, 6 - cần phanh trung tâm, 7 - van xả, 8 - bình chứa hơi, 9

Van xả khí nén là một bộ phận quan trọng trong hệ thống phanh của rơ moóc, giúp điều chỉnh áp suất khí Bàn đạp phanh rơ moóc cho phép người lái kiểm soát lực phanh một cách hiệu quả Tổng phanh và van phân ly đảm bảo phân phối lực phanh đồng đều giữa các bánh xe Đầu nối ống và van an toàn đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì áp suất và bảo vệ hệ thống khỏi sự cố Thân van an toàn và đồng hồ áp suất giúp theo dõi và điều chỉnh áp lực trong hệ thống, đảm bảo hoạt động an toàn và hiệu quả.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 16

1 - pu ly dẫn động, 2 - thân máy, 3 - nắp máy, 4 - van áp suất (van xả), 5

Van nạp là một thành phần quan trọng trong hệ thống, giúp kiểm soát áp suất với 6 kênh giảm áp suất để giảm tải hiệu quả Đệm điều chỉnh và nắp điều chỉnh đóng vai trò quan trọng trong việc duy trì ổn định cho hệ thống Cần đẩy kết hợp với ống nối giúp kết nối các bộ phận, trong khi van bi và ống thép đảm bảo tính bền vững và độ tin cậy Lỗ dẫn hơi nén và phin lọc giúp lọc sạch không khí, trong khi ống dẫn dầu cùng với đệm điều chỉnh hỗ trợ trong việc điều tiết lưu lượng và áp suất dầu.

2.1.2 Các cụm chi tiết chính trong hệ thống a Máy nén khí

Máy nén khí là thiết bị piston hai xi lanh, có chức năng bơm không khí vào các bình chứa hơi nén Nó bao gồm các thành phần chính như khối xi lanh, nắp máy, cơ cấu piston, trục khuỷu, thanh truyền, các loại van và cơ cấu giảm tải.

Cơ cấu piston trục khuỷu thanh truyền bao gồm các piston với các vòng găng (xéc măng), các chốt piston, các thanh truyền Trục khuỷu có hai cổ trục

Trường Đại học Nông nghiệp 1 chuyên đào tạo và nghiên cứu về kỹ thuật, bao gồm luận văn thạc sĩ kỹ thuật Đầu trục khuỷu được lắp đặt với pu ly dẫn động thông qua lắp ghép then và ê cu h8m, đảm bảo tính chính xác và hiệu quả trong quá trình vận hành.

Bộ truyền dẫn đai ma sát hình thang dẫn động cho pu ly máy nén khí, với cơ cấu van bao gồm hai van xả và hai van nạp, cùng các lò xo đóng van Khi độ chân không giảm trong xi lanh, không khí được nạp vào qua bộ lọc khí khi piston di chuyển từ điểm chết trên xuống điểm chết dưới Khi piston di chuyển từ điểm chết dưới lên điểm chết trên, các van nạp đóng lại, khí nén sẽ mở van xả để nạp khí vào các bình chứa.

Bình chứa khí nén 8 (hình 2.1) là một thiết bị hình trụ làm bằng kim loại, được sử dụng để lưu trữ không khí nén Với dung tích của nó, bình có khả năng cung cấp không khí cho 8 đến 10 lần phanh.

Bình chứa được lắp đặt dưới cửa vào cabin ở phía bên trái, gắn trên dầm của nửa khung phía trước của máy kéo Mỗi bình chứa có van 7 để xả các tạp chất như dầu bôi trơn và hơi nước Bình chứa bên phải được trang bị van 9 để xả khí khi cần sử dụng khí nén cho bơm lốp Ngoài ra, hệ thống còn bao gồm van an toàn, van cắt nối và đồng hồ báo.

Van an toàn 14 (hình 2.1) có chức năng xả khí nén ra môi trường khi áp suất tăng đột ngột hoặc khi bộ điều chỉnh áp suất bị hư hỏng.

Van an toàn được cấu tạo từ thân hình trụ, với ống nối bên dưới chứa van bi cầu và vít điều chỉnh, cùng với lò xo nén để giữ van vào đế Khi áp suất hơi nén trong hệ thống vượt quá 9,5 kg/cm², van bi sẽ nâng lên, cho phép không khí thoát ra ngoài qua kênh ở thân van Sức nén của lò xo có thể được điều chỉnh bằng vít Để kiểm tra hoạt động của van, cần xoay thanh 15 Hệ thống khí nén của máy kéo còn bao gồm van 12 kết nối với đầu nối 13, van 9 để xả khí bơm lốp, đồng hồ đo áp suất 16, bộ lau kính 1, tổng phanh 11 và các ống dẫn khí nén.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 18

Van 12 gọi là van cắt nối, dùng để cắt hơi nén từ hệ thống phanh hơi của máy kéo với hệ thống phanh hơi của rơ moóc Van bao gồm có thân, nút van hình côn, lò xo và cần điều khiển Nếu cần điều khiển ở vị trí dọc thân là van mở, nếu quay vuông góc với thân là van đóng [11] Đầu nối dùng để nối ống dẫn khí nén của máy kéo với ống dẫn khí nén của rơ moóc Nó bao gồm van một chiều cùng với lò xo, các nắp và đệm làm kín Trong tr−ờng hợp cắt rơ moóc ra khỏi máy kéo thì tháo ống nối, còn van một chiều thì đóng để hơi nén trong máy kéo không thoát ra ngoài

Bộ phân phối hơi kết nối bình chứa hơi của rơ moóc với các buồng hơi của bánh xe khi phanh Đồng hồ áp lực, lắp trên bảng thiết bị, có hai thang đo: thang trên cho biết áp suất khí nén trong bình chứa, trong khi thang dưới thể hiện áp suất tại các bầu phanh Khi bình chứa không có áp suất, máy kéo không được phép di chuyển Nếu áp suất khí nén giảm trong khi máy kéo đang hoạt động, cần dừng lại để khắc phục hư hỏng.

Tổng phanh là loại tổng phanh tổng hợp, được sử dụng để điều khiển phanh của bánh xe máy kéo và rơ moóc Thiết bị này được lắp đặt ở dầm khung bên phải dưới cabin máy kéo Tổng phanh bao gồm hai xéc xi: xéc xi dưới dùng để điều khiển phanh máy kéo và xéc xi trên để điều khiển phanh rơ moóc Mỗi xéc xi có màng đàn hồi bằng vải cao su và đế van xả giữa thân và nắp.

Mỗi một nắp có lắp đặt hai van bao gồm van nạp 10 và van xả 12, các van đ−ợc lắp trên một đ−ờng trục, có chung một lò xo

Trong tổng phanh, hai cần đẩy 7 và 15 được bố trí cùng với các lò xo, kết hợp với vỏ các đòn bẩy 1 Bên trong vỏ này có hai đòn bẩy và thanh kéo 4, được điều khiển bằng chân của người lái.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 19

Hành trình của các đòn bẩy được điều chỉnh bằng bu lông điều chỉnh 2 và 5, trong đó màng của xéc xi dưới chịu nén từ hai lò xo Tại vị trí hình 2.4 a), lò xo phía trên đẩy màng cùng với đế của hai van sang bên phải, trong khi lò xo của màng xéc xi dưới đẩy màng cùng với đế của hai van sang bên trái Van xả của xéc xi phanh rơ moóc nén vào đế và mở van xả 2, kết nối bình chứa hơi của máy kéo với bộ phận phân phối hơi của rơ moóc, tạo ra áp suất khác nhau ở hai khoang của bộ phận này Không khí nén được đưa đến bình chứa khí nén của phanh rơ moóc.

ý nghĩa và điều kiện sử dụng hợp lý máy kéo để vận chuyển trong nông nghiệp

Năng suất vận chuyển trong nông nghiệp sẽ được cải thiện đáng kể khi sử dụng phổ biến máy kéo, đặc biệt là trong việc vận chuyển nội bộ tại nông trường và các cơ sở sản xuất.

Sử dụng ô tô cho toàn bộ vòng vận chuyển trong nông nghiệp sẽ làm tăng số lượng ô tô cần thiết, dẫn đến vốn đầu tư lớn và giá thành vận chuyển cao Tuy nhiên, một số máy kéo không được sử dụng sau khi làm đất và gieo trồng có thể được tận dụng cho công tác vận chuyển, giúp giảm chi phí và tối ưu hóa nguồn lực.

Ngoài ra trong điều kiện đường giao thông xấu và khi chạy trên đồng ruộng thì sử dụng máy kéo để vận chuyển tốt hơn là ô tô

Trong nông nghiệp, việc vận chuyển trên đồng ruộng và các tuyến đường không phải công cộng (đường đất) thường cho thấy rằng liên hợp máy kéo mang lại hiệu quả kinh tế vượt trội so với ô tô.

Kết quả nghiên cứu cho thấy, nếu khoảng 60-75% vòng vận chuyển nội bộ trong cơ sở nông nghiệp và 10-15% vòng vận chuyển bên ngoài được thực hiện bằng liên hợp máy, sẽ đạt hiệu quả kinh tế cao.

Việc sử dụng máy kéo kết hợp với rơ moóc trong vận chuyển hàng nông nghiệp giúp giảm nhu cầu sử dụng ô tô, đồng thời tăng hiệu suất và tải trọng cho máy kéo Phương pháp này không chỉ tiết kiệm chi phí vận chuyển mà còn góp phần giảm giá thành sản phẩm nông nghiệp.

Vòng vận chuyển trong nông nghiệp chủ yếu phục vụ cho các máy thu hoạch, yêu cầu thực hiện khẩn trương trong điều kiện đường giao thông khó khăn Các liên hợp máy vận chuyển thường được xếp hàng trong khi đang hoạt động, với tải trọng và tốc độ thay đổi theo máy thu hoạch Do điều kiện đường sá và chế độ làm việc thường xuyên biến đổi, khi hành trình nhận hàng của xe lớn và cự ly vận chuyển ngắn, việc sử dụng máy kéo kéo rơ moóc là giải pháp hợp lý.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 27

Phương pháp và đối tượng nghiên cứu của đề tài

2.3.1 Ph−ơng pháp nghiên cứu

Nghiên cứu động lực học quá trình phanh của liên hợp máy có rơ moóc yêu cầu xây dựng mô hình toán chính xác, phản ánh đặc điểm cơ bản của hệ thống Việc sử dụng các hàm xác định hoặc ngẫu nhiên cần được kết hợp với các phương pháp giải hiện đại để đảm bảo tính hiệu quả trong tính toán.

Để thiết lập phương trình vi phân mô tả mối quan hệ giữa các thông số đầu vào và đặc trưng của mô hình, ta cần xây dựng hệ phương trình vi phân cùng với các điều kiện giới hạn, tạo thành mô hình toán cho hệ thống Việc giải hệ phương trình này yêu cầu áp dụng các phương pháp giải thích hợp, tùy thuộc vào đặc điểm của mô hình nghiên cứu Để lựa chọn mô hình tối ưu, một số phương pháp tính toán như phương pháp giải tích có thể được sử dụng.

Theo phương pháp giải tích, bài viết mô tả quá trình phanh bằng cách lựa chọn mô hình động lực học và các thông số hệ thống, sử dụng các định luật cơ học để thể hiện chuyển động của các cơ hệ qua các phương trình vi phân Những phương trình này mô tả quỹ đạo chuyển động của trọng tâm máy kéo và rơ moóc, có thể được giải bằng phương pháp giải tích Đối với mô hình tuyến tính, có nhiều cách giải khác nhau, và độ chính xác của lời giải phụ thuộc vào từng phương pháp giải.

Do đặc tính phi tuyến trong quá trình phanh của liên hợp máy, phương trình vi phân mô tả quy luật chuyển động của liên hợp máy trong quá trình này sẽ có sự khác biệt khi thời gian tác động của cơ cấu phanh đầu máy thay đổi.

Trường Đại học Nông nghiệp 1 nghiên cứu luận văn thạc sỹ kỹ thuật về tác động của cơ cấu phanh rơ moóc Nghiên cứu này giả định hệ số bám đồng đều, với các điều kiện ban đầu khác nhau về tốc độ và tốc độ đạp phanh khác nhau Để giải quyết bài toán này, chúng ta có thể áp dụng phương pháp số cho hệ phương trình vi phân bậc hai.

Phương pháp Ranghe - Kutta là một trong những phương pháp giải gần đúng phổ biến trong các bài toán động lực học liên hợp máy Ưu điểm nổi bật của phương pháp này là khả năng áp dụng cho nhiều loại bài toán khác nhau, bất chấp các điều kiện giới hạn đa dạng.

Hiện nay, sự phát triển mạnh mẽ của máy tính điện tử đã mang lại khả năng xử lý và thu thập dữ liệu với độ nhạy và chính xác cao Nhờ vào hiệu quả tối ưu trong tính toán, máy tính có thể giải quyết những yêu cầu phức tạp của các bài toán, dẫn đến việc phương pháp số ngày càng được ứng dụng rộng rãi.

Phương pháp Runghe - Kutta là một trong những phương pháp số phổ biến nhất để giải gần đúng các phương trình vi phân phi tuyến Trong nghiên cứu động lực học của quá trình phanh liên hợp máy trên đường dốc, phương pháp này sẽ được áp dụng để giải gần đúng hệ phương trình vi phân bậc hai của mô hình.

Trình tự giải của phương pháp này bao gồm các bước chính sau: Đầu tiên, giải phương trình vi phân bậc nhất dạng y’ = f(t, y) với điều kiện ban đầu y(t0) = y0 Sau đó, khi xác định khoảng thời gian ∆t và t_k = t0 + k.∆t (với k = 0, 1, 2, , n), giá trị của hàm số y_{k+1} tại thời điểm t_{k+1} được tính dựa trên giá trị y_k tại thời điểm t_k.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 29

∆ = ∆ + ∆ + ∆ Tr−ờng hợp một ph−ơng trình vi phân bậc cao: y (n) = f(t,y,y ’ , ,y (n-1) ; (2.4) víi y(t 0 ) = y 0 , y (i) (t 0 ) = y 0 (i) ; (i = 1,2,3, ,n-1)

Bằng cách đặt các hàm trung gian, ta sẽ đưa phương trình vi phân bậc cao thành hệ n ph−ơng trình vi phân bậc nhất có dạng: y ’ = y 1 ; y(t 0 ) = y 0 y 1 ’ = y ” = y 2 ; y 1 (t 0 ) = y 0 ;

Nh− vậy thay việc giải ph−ơng trình vi phân bậc n bằng việc giải hệ các ph−ơng trình vi phân bậc nhất

Trong trường hợp có m phương trình vi phân bậc n, hệ này có thể được chuyển đổi thành m phương trình vi phân bậc nhất với các điều kiện đầu tương ứng.

Trong nghiên cứu mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy kéo với rơ moóc, việc đảm bảo tính chính xác và phù hợp với thực tế là rất quan trọng Dựa trên thực tiễn sử dụng tại Việt Nam và các thiết bị hiện có của bộ môn Động lực học, khoa Cơ điện, trường Đại học Nông nghiệp I, chúng tôi đã chọn liên hợp máy kéo MTZ - 80 kết hợp với rơ moóc 2PTS - 4M làm đối tượng nghiên cứu cho đề tài này.

Máy kéo MTZ-80 là loại máy kéo 4 bánh hơi, với cầu sau là cầu chủ động, được sản xuất bởi Liên Xô cũ Thiết kế của máy kéo này chỉ trang bị phanh cho các bánh xe ở cầu sau, cụ thể là trên hai bán trục của cặp truyền lực cuối cùng, sử dụng cơ cấu phanh đĩa.

Rơ moóc 2PTS - 4M là loại rơ moóc 4 bánh hơi, có bố trí phanh ở cả 4 bánh xe, cấu tạo cơ cấu phanh loại tang trống

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 30

Hệ thống dẫn động phanh của máy kéo MTZ - 80 sử dụng công nghệ phanh khí nén Thông số kỹ thuật của máy kéo này được nêu rõ trong bảng 2.1 Đồng thời, thông số kỹ thuật của rơ moóc 2PTS - 4M cũng được trình bày chi tiết trong bảng 2.2.

Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của máy kéo MTZ - 80 [8]

TT Thông số Đơn vị Độ lớn

4 Chiều rộng vết bánh tr−ớc B T m 1,40

5 Chiều rộng vết bánh sau B S m 1,60

6 Đ−ờng kính bánh tr−ớc m 0,808

8 Bề rộng bánh tr−ớc m 0,19

10 áp suất hơi bánh tr−ớc kg/cm 2 1,70

11 áp suất hơi bánh sau kg/cm 2 1,00

12 Hệ số lực kéo tiếp tuyến cầu sau - 1,00

13 Hệ số khoá vi sai - 0,50

14 Tỷ số truyền lực cuối cùng - 5,31

15 Khoảng cách điểm moóc đến trọng tâm rơ moóc m 1,50

16 Khoảng cách tâm cầu sau đến điểm móc m 0,225

17 Chiều cao điểm móc so với đất h D m 0,40

18 Mô men quán tính khối l−ợng với trục ngang J ’ y kgm 2 3825

19 Mô men quán tính khối l−ợng với trục dọc J ’ x kgm 2 3500

20 Bán kính bánh xe sau máy kéo m 0,73

21 Khoảng cách từ cầu trước đến trọng tâm a m 1,682

22 Khoảng cách từ cầu sau đến trọng tâm b m 0,688

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 31

Bảng 2.2 Các thông số kỹ thuật của rơ moóc 2PTS - 4M [7]

TT Thông số Đơn vị Độ lớn

7 Khoảng cách hai trục bánh xe L m m 2,08

2.3.3 Mô hình tính toán đ−ợc sử dụng trong đề tài

Ngày nay, sự phát triển của các mô hình toán trong hệ thống cơ học nhiều vật đã nâng cao khả năng mô phỏng quá trình chuyển động của liên hợp máy trong quá trình phanh Bài toán động lực học của liên hợp máy khi phanh nhằm mô phỏng toán học các yếu tố như vận tốc, gia tốc chậm dần, quãng đường phanh và thời gian phanh trên các loại đường có độ dốc khác nhau Bên cạnh đó, bài toán cũng xem xét sự chênh lệch về thời gian tác động (∆t) giữa cơ cấu phanh máy kéo và cơ cấu phanh rơ moóc, trong khi giả định hệ số bám giữa các bánh xe là giống nhau và vận tốc bắt đầu phanh có sự khác biệt.

Mô hình toán được mô tả ở trên nhằm mục đích rút ra các chuyển vị cơ bản và xác định trạng thái động lực học của hệ thống Qua đó, chúng ta có thể đưa ra những kết luận và giải pháp hợp lý để nâng cao khả năng an toàn trong quá trình phanh của liên hợp máy.

Cơ sở lý thuyết

Nhiệm vụ, yêu cầu của hệ thống phanh

3.1.1 Nhiệm vụ của hệ thống phanh

Quá trình phanh liên hợp máy tạo ra lực cản để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn liên hợp máy Phương pháp chủ yếu sử dụng lực ma sát từ cơ cấu phanh để tạo ra mô men cản lại chuyển động quay của bánh xe.

Quá trình phanh trong hệ thống máy kéo và rơ moóc thực chất là sự biến đổi động năng thành nhiệt năng, xảy ra giữa các bề mặt ma sát của cơ cấu phanh và bánh xe với mặt đường Để đảm bảo hiệu quả của hệ thống phanh, cần đáp ứng một loạt các yêu cầu riêng biệt.

3.1.2 Các yêu cầu đối với hệ thống phanh liên hợp máy a Khả năng tích nhiệt của hệ thống phanh Đây chính là khả năng hệ thống phanh có thể biến đổi động năng chuyển động của liên hợp máy thành nhiệt năng và thải ra môi trường xung quanh Yêu cầu này đòi hỏi vật liệu làm đôi bề mặt ma sát của cơ cấu phanh trên máy kéo và trên rơ moóc phải có tính năng làm việc ở nhiệt độ cao mà không thay đổi tính chất vật lý Khả năng tản nhiệt nhanh của trống phanh, khả năng này phụ thuộc rất nhiều vào bề mặt làm việc của các cặp ma sát bố trí ở các bên bánh xe máy kéo và rơ moóc b Yêu cầu về thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh

Hệ thống phanh luôn có sự trễ nhất định khi hoạt động Do đó, thời gian trễ càng ngắn, hiệu quả phanh càng cao Vì vậy, yêu cầu quan trọng là giảm thiểu thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh để nâng cao hiệu suất.

Yêu cầu về lực bám trong quá trình phanh là rất quan trọng, nhằm tối ưu hóa khả năng bám của các bánh xe máy kéo và bánh xe rơ moóc với mặt đường.

Sự bám của bánh xe với mặt đường được đặc trưng bằng hệ số bám ϕ

Hệ số bám ϕ thay đổi tùy thuộc vào loại đường mà liên hợp máy di chuyển Lực phanh cực đại được xác định bằng cách nhân hệ số bám với trọng lượng toàn bộ của máy kéo hoặc liên hợp máy Khi lực phanh vượt quá lực bám, bánh xe sẽ bị trượt trên đường.

Hiện nay trên các xe hiện đại thường lắp hệ thống điều hoà lực phanh nhằm đảm bảo lực phanh tối −u

Theo thực nghiệm hệ số bám ϕ phụ thuộc bởi nhiều yếu tố nh−:

Loại mặt đường và tình trạng của nó, cùng với kết cấu và vật liệu sản xuất lốp, đóng vai trò quan trọng trong hiệu suất lái xe Áp suất không khí trong lốp, tải trọng tác động lên bánh xe, và tốc độ di chuyển của xe cũng ảnh hưởng đến độ bám đường Thêm vào đó, điều kiện nhiệt độ làm việc và độ trượt của bánh xe trên mặt đường là những yếu tố cần được xem xét để đảm bảo an toàn và hiệu quả khi lái xe.

Lực phanh hiệu quả nhất đạt được khi lực bám P bằng lực phanh Pϕ Nếu lực phanh vượt quá lực bám, bánh xe sẽ bị trượt Do đó, việc đảm bảo sự ổn định của hệ thống khi phanh và khả năng điều khiển của hệ thống là rất quan trọng.

Sự ổn định của liên hợp máy khi phanh phụ thuộc vào khả năng duy trì hướng chuyển động Để đạt được điều này, lực phanh cần được phân bổ đều giữa hai bánh xe chủ động và các bánh xe rơ moóc, đồng thời đảm bảo rằng các bánh xe không bị bó cứng Yêu cầu về nhả phanh cũng rất quan trọng trong quá trình này.

Yêu cầu này yêu cầu quá trình phanh của máy kéo phải kết thúc ngay khi người lái nhấc chân khỏi bàn đạp phanh, nhằm rút ngắn thời gian nhả phanh và nâng cao tính cơ động cho liên hợp máy trong quá trình vận chuyển.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 34

Cơ sở lý thuyết về phanh bánh xe

3.2.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe

Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, cơ cấu dẫn động sẽ kích hoạt cơ cấu phanh, tạo ra mô men ma sát, hay còn gọi là mô men phanh (M P), để làm chậm bánh xe lại.

Sơ đồ lực và mô men tác động lên bánh xe khi phanh được thể hiện trong hình 3.1 Khi đó, bánh xe sẽ xuất hiện lực tiếp tuyến P ngược chiều với hướng chuyển động Phản lực tiếp tuyến này được gọi là lực phanh và được xác định là p P b.

M P - mô men phanh tại các bánh xe do cơ cấu phanh sinh ra, Nm;

P P - lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đ−ờng, N; rb - bán kính động lực học của bánh xe, m;

Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đ−ờng, nghĩa là:

Hình 3.1 Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh [1] pmax b

Pϕ - lực bám giữa bánh xe với mặt đ−ờng, N;

P Pmax - lực phanh cực đại sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt ®−êng, N;

Z b - phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe, N; ϕ - hệ số bám của bánh xe với mặt đ−ờng [1] r b

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 35

Khi phanh, bánh xe giảm tốc độ do gia tốc chậm dần, dẫn đến sự xuất hiện của mô men quán tính Mjb, tác động cùng chiều với chuyển động của bánh xe Đồng thời, mô men cản lăn Mf cũng tác động ngược chiều với chuyển động Do đó, bánh xe phải chịu tác động của lực tổng cộng P, bao gồm các thành phần P0, jb, pf và jb.

Trong quá trình phanh, mô men phanh tăng lên tại cơ cấu phanh, và nếu đạt đến một mức độ nhất định, sẽ gây ra hiện tượng trượt lê bánh xe Khi bánh xe hoàn toàn bị trượt, hệ số bám ϕ giảm xuống, dẫn đến sự giảm lực phanh.

3.2.2 Sự tr−ợt của bánh xe khi phanh

Trong quá trình tính toán động lực học của phanh, hệ số bám thường được lấy từ các bảng đã được chuẩn hóa Giá trị này được xác định thông qua các thí nghiệm khi bánh xe trượt hoàn toàn (100%).

Hệ số bám của bánh xe với mặt đường không chỉ phụ thuộc vào loại và tình trạng của mặt đường mà còn bị ảnh hưởng đáng kể bởi độ trượt của bánh xe trong quá trình phanh.

Đồ thị trong Hình 3.2 thể hiện sự biến đổi của hệ số bám dọc ϕ x và hệ số bám ngang ϕ y của bánh xe trên mặt đường, liên quan đến độ trượt tương đối λ (%) giữa bánh xe và mặt đường Độ trượt tương đối λ được tính toán theo công thức: λ = (vb - ω * r) / vb.

Trong đó: v - vận tốc của liên hợp máy, m/s; ω b - vận tốc góc của bánh xe đang phanh, rad/s; r b - bán kính làm việc của bánh xe, m [3]

Hệ số bám dọc đ−ợc hiểu là tỷ số của lực phanh tiếp tuyến P P trên tải trọng G b

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 36

20 40 60 80 100 λ(%) ϕ x,ϕy ϕx ϕy ϕx max λ 0 tác dụng lên bánh xe: p x b

Trong đó: G b - tải trọng tác dụng lên bánh xe, N;

Hình 3.2 Sự thay đổi hệ số bám dọc ϕϕϕϕx và hệ số bám ngang ϕϕϕϕy theo độ tr−ợt tương đối λλλλ của bánh xe khi phanh [3]

Khi ch−a phanh, lực phanh tiếp tuyến bằng không thì hệ số bám dọc ϕ x cũng bằng không

Theo đồ thị hình 3.2, hệ số bám dọc ϕ xmax đạt giá trị cực đại tại độ trượt tối ưu λ 0, thường nằm trong khoảng 15 đến 25% Ở giá trị độ trượt tối ưu này, không chỉ hệ số bám dọc ϕ x đạt giá trị tối đa mà hệ số bám ngang ϕ y cũng đạt mức cao Do đó, việc duy trì quá trình phanh ở độ trượt của bánh xe là λ 0 là rất quan trọng.

Lực phanh cực đại sẽ đạt đ−ợc: P Pmax = ϕ xmax G b (3.6)

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 37

Hiệu quả phanh đạt mức cao nhất và đảm bảo ổn định tốt khi thực hiện phanh Để hiểu rõ hơn về điều này, chúng ta có thể tham khảo các số liệu từ giáo s− Potlich E.G và giáo s− Ilarionnop B.A, những người đã tiến hành nghiên cứu thực nghiệm về sự thay đổi của hệ số bám ϕ X, phụ thuộc vào hai yếu tố chính là độ tr−ợt λ và vận tốc v.

Số liệu thực nghiệm đ−ợc đánh giá theo hệ số bám ϕ X (%) với vận tốc chuyển động của xe với các loại đường theo bảng 3.1 [8]

Bảng 3.1 Phụ thuộc của hệ số bám ϕϕϕϕ X (%) vào vận tốc chuyển động V

Tốc độ chuyển động của xe (km/h)

Bê tông nhựa 100 92 83 76 69 64 57 52 52 50 Đ−ờng gia công nhám bề mặt

100 94 92 91 89 88 88 - - - Đường bê tông nhựa đá mòn

Một trong những yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hướng của xe là khả năng bám ngang của lốp với mặt đường, được thể hiện qua hệ số bám ngang ϕ Y Hệ số này càng lớn, mặt đường càng tạo ra lực cản lớn, giúp giảm thiểu hiện tượng trượt ngang của bánh xe.

Hệ số bám ngang ϕ Y càng lớn, xe có tính ổn định hướng cao

Trên đồ thị hình 3.2, có thể thấy rằng khi hệ số trượt λ tăng, hệ số bám ngang ϕ Y sẽ giảm nhanh chóng, dẫn đến việc hệ thống máy dễ mất ổn định Hơn nữa, hệ số bám ngang ϕ Y còn chịu ảnh hưởng bởi góc lệch bên δ’ của lốp và hệ số trượt λ.

Số liệu thực nghiệm đánh giá sự phụ thuộc của hệ số bám ngang ϕ Y vào góc lệch bên δ của lốp và hệ số tr−ợt λ theo bảng 3.2 [8]

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 38

Bảng 3.2 Sự phụ thuộc của hệ số bám ngang ϕϕϕϕ Y vào hệ số tr−ợt λλλλ và góc lăn lệch δδδδ của lốp λ δ ’ 0 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8 0,9 1

Khi độ trượt λ tăng lên, hệ số bám ngang ϕ Y giảm Đặc biệt, tại độ trượt λ = 1, tức khi bánh xe bị bó cứng hoàn toàn, hệ số bám ngang ϕ Y đạt giá trị nhỏ nhất.

Ví dụ: Tại λ = 1; δ = 2 0 ta có ϕ y = 0,017

3.2.3 Sự lăn của bánh xe đàn hồi

Bản chất vật lý của hiện tượng bám giữa bánh xe và mặt đường rất phức tạp và thay đổi theo đặc tính chuyển động của bánh xe Lốp xe có tính đàn hồi, dẫn đến sự biến dạng của các phần tử cao su dưới tải trọng thẳng đứng tại vùng tiếp xúc Kết quả là bán kính của bánh xe trong quá trình lăn không còn đồng nhất, với bán kính tại vùng tiếp xúc nhỏ hơn bán kính thực tế của bánh xe Do đó, vận tốc dài của các điểm trên vòng tròn ngoài của bánh xe khác nhau, tỷ lệ thuận với bán kính tại khu vực tiếp xúc, khiến các phần tử cao su có vận tốc nhỏ hơn so với các vùng khác.

Vận tốc của các lớp cao su sẽ bị giảm dần khi đi vào khu vực tiếp xúc và tăng dần khi đi ra khỏi khu vực tiếp xúc

Khi bánh xe di chuyển vào và ra khỏi khu vực tiếp xúc với mặt đường, các lớp cao su bên ngoài sẽ bị nén lại và sau đó trở về trạng thái ban đầu Sự dịch chuyển này ảnh hưởng đến hiệu suất và độ bền của bánh xe.

Trường Đại học Nông nghiệp 1 nghiên cứu về luận văn thạc sỹ kỹ thuật, tập trung vào lớp cao su mặt ngoài và hiện tượng trượt cục bộ của bánh xe trong quá trình lăn.

Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

3.3.1 Gia tèc chËm dÇn khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô và liên hợp máy Trong thử nghiệm phanh thực tế, các lực cản như lực cản không khí Pω, lực cản lăn Pf và lực cản do ma sát Pη có giá trị rất nhỏ so với lực phanh PP Lực phanh chiếm khoảng 98% tổng lực cản lại chuyển động của ô tô và liên hợp máy.

Khi bỏ qua các lực nhỏ, ta có thể viết phương trình cân bằng lực cho liên hợp máy phanh trên đường bằng Qua quá trình rút gọn, ta tìm được công thức tính lực quán tính của liên hợp máy khi phanh.

Lực phanh lớn nhất P Pmax đ−ợc xác định theo điều kiện bám:

Từ đó (3.8) có thể đ−ợc viết:

(3.9) δ i - hệ số tính đến ảnh hưởng của các trọng khối quay của liên hợp máy

Từ biểu thức (3.9) ta thấy gia tốc chậm dần cực đại khi phanh phụ thuộc vào hệ số bám ϕ giữa lốp với mặt đ−ờng [3]

3.3.2 Thêi gian phanh Đây cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất l−ợng phanh càng tốt [3] Để xác định thời gian phanh, từ biểu thức (3.9) ta có:

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 41

Để xác định thời gian phanh tối thiểu \( t_{min} \), ta cần tính tích phân \( d(t) \) trong khoảng từ thời điểm tương ứng với vận tốc ban đầu \( v_1 \) khi bắt đầu phanh đến thời điểm tương ứng với vận tốc cuối cùng \( v_2 \) trong quá trình phanh.

Khi phanh ô tô hay liên hợp máy cho đến lúc dừng hẳn v 2 = 0, do đó:

Thời gian phanh tối thiểu phụ thuộc vào tốc độ của ô tô và hệ số bám ϕ Để giảm thời gian phanh, người lái xe nên giảm δ i và ngắt ly hợp khi phanh.

Quảng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô và liên hợp máy, giúp người lái nhận thức trực quan và xử lý kịp thời khi phanh Các nhà chế tạo thường cung cấp thông tin về quảng đường phanh tương ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định Để xác định quảng đường phanh nhỏ nhất, có thể áp dụng biểu thức bằng cách nhân hai vế với ds.

Quá trình xác định quãng đường phanh nhỏ nhất được thực hiện bằng cách tích phân ds trong khoảng thời gian từ vận tốc bắt đầu phanh v1 đến vận tốc kết thúc v2.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 42

Khi phanh ô tô hay liên hợp máy đến khi dừng hẳn v 2 = 0:

Từ công thức (3.14), có thể thấy rằng quãng đường phanh tối thiểu phụ thuộc vào vận tốc của ô tô hoặc máy khi bắt đầu phanh, theo hàm bậc hai Ngoài ra, quãng đường này còn phụ thuộc vào hệ số bám ϕ và hệ số ảnh hưởng của các khối lượng quay δ i.

Theo các biểu thức (3.9), (3.11) và (3.14), gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh lý thuyết không phụ thuộc vào trọng lượng G của ô tô hay liên hợp máy Tuy nhiên, trong thực tế, các ô tô và liên hợp máy có trọng lượng khác nhau sẽ có hiệu suất phanh khác nhau khi phanh ở cùng một vận tốc ban đầu trên cùng một loại đường Điều này được giải thích bởi hệ số bám ϕ, phụ thuộc vào tải trọng tác dụng lên bánh xe, và đã được chứng minh qua thực nghiệm.

3.3.4 Lực phanh và lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng là những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng hệ thống phanh Chỉ tiêu này thường được áp dụng trong quá trình thử nghiệm phanh trên bệ thử Lực phanh tại các bánh xe được xác định thông qua công thức: p p bx.

P p - lực phanh ô tô hay liên hợp máy, N;

M p - mô men phanh của các cơ cấu phanh, Nm; r bx - bán kính làm việc trung bình của bánh xe, m

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 43

Lực phanh riêng P là lực phanh tính trên một đơn vị trọng l−ợng toàn bộ

G của ô tô hay liên hợp máy, nghĩa là:

Lực phanh riêng cực đại sẽ ứng với lực phanh cực đại: pmax max

Theo lý thuyết, lực phanh riêng cực đại trên mặt đường nhựa khô và nằm ngang có thể đạt từ 70% đến 80% nhờ vào hệ số bám ϕ Tuy nhiên, trong thực tế, giá trị này thường thấp hơn nhiều, chỉ đạt khoảng 45% đến 65%.

Các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh

Để xét các nhân tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh, đề tài xét một số nhân tố ảnh h−ởng sau:

- Vận tốc lúc bắt đầu phanh V;

- Mô men phanh cực đại do cơ cấu phanh sinh ra M p ;

- Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đ−ờng ϕ

3.4.1 ảnh h−ởng của vận tốc bắt đầu phanh

Qu8ng đ−ờng phanh nhỏ nhất phụ thuộc theo vận tốc bắt đầu phanh v 1 và theo giá trị hệ số bám ϕ

Sự phụ thuộc này có thể quan sát và đánh giá qua đồ thị hình 3.3

Theo đồ thị, khi vận tốc phanh ban đầu tăng cao, quãng đường phanh S p cũng sẽ tăng theo Điều này cho thấy quãng đường phanh tỷ lệ với bình phương của vận tốc v 1.

Hệ số bám ϕ càng cao thì qu8ng đ−ờng phanh S p càng giảm [3]

3.4.2 ảnh h−ởng của mô men phanh

Mô men phanh M p do cơ cấu phanh sinh ra phụ thuộc vào một số các yếu tố và đ−ợc tính theo công thức sau:

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 44

P - áp lực phanh; r t - bán kính trống phanh;

Quan hệ giữa đường phanh và hệ số bám ϕϕϕϕ phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ô tô, cũng như áp lực phanh P và bán kính trống phanh r t Những thông số này có tính chất cấu trúc và thay đổi tùy theo từng loại xe.

Hệ số tỷ lệ C, hay còn gọi là tỷ số truyền của cơ cấu, nó là một hàm phụ thuộc vào hệ số ma sát à của các má phanh:

C = f(à) Đồ thị hình 3.4 cho ta thấy mối quan hệ giữa hệ số tỷ lệ C với hệ số ma sát à của các má phanh trong cơ cấu phanh bánh xe [2]

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 45

Hệ số C có mối quan hệ chặt chẽ với các cơ cấu phanh khác nhau, bao gồm cơ cấu phanh với các guốc phanh đối nhau (Đường 1), cơ cấu phanh với các lực ép bằng nhau (Đường 2), cơ cấu phanh với dịch chuyển guốc phanh không giống nhau (Đường 3), và cơ cấu phanh đĩa (Đường 4).

3.4.3 ảnh h−ởng của hệ số bám ϕϕϕ ϕ

Biểu thức P pmax = G.ϕ cho thấy hệ số bám ϕ ảnh hưởng trực tiếp đến lực phanh; khi hệ số bám cao, lực phanh tăng và ngược lại Đồ thị hình 3.3 minh họa rõ ràng rằng hệ số bám lớn giúp giảm quãng đường phanh.

Hiện tượng bám giữa bánh xe và mặt đường có bản chất vật lý phức tạp và luôn thay đổi theo đặc tính chuyển động của bánh xe.

Hệ số bám phụ thuộc vào nhiều nhân tố khác nhau, theo nghiên cứu của các tác giả [2], [3], [8] Cụ thể, trị số của hệ số bám được xác định bởi những nhân tố này, và để thuận tiện cho việc nghiên cứu, các nhân tố thường được chia thành hai nhóm chính.

Nhóm 1: các nhân tố mà mức độ ảnh hưởng tới hệ số bám ít bị thay đổi

Trong nghiên cứu tại Trường Đại học Nông nghiệp 1, luận văn thạc sỹ kỹ thuật đã khảo sát ảnh hưởng của các yếu tố như loại đường, trạng thái mặt đường và kết cấu lốp đến quá trình phanh với kích thước 46 ϕ δ '(mm) Các yếu tố này được phân tích kỹ lưỡng thông qua phương pháp thực nghiệm, và kết quả được trình bày rõ ràng trong bảng 3.3 và đồ thị 3.5.

Hình 3.5 Sự phụ thuộc của hệ số bám ϕϕϕϕ vào độ nhám của mặt đường δδδδ [8]

Bảng 3.3 Hệ số bám trên các loại đ−ờng [3]

Loại đ−ờng và trạng thái mặt đ−ờng ϕϕϕϕ TB Đường bê tông nhựa và bê tông đá dăm:

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 47

Nhóm 2: là nhóm bao gồm các nhân tố mà mức độ ảnh hưởng của nó tới hệ số bám biến đổi trong quá trình phanh Các nhân tố thuộc nhóm này là: tốc độ chuyển động của xe; sự phân bố lại tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong quá trình phanh; độ tr−ợt của bánh xe trong quá trình phanh Sự phụ thuộc của hệ số bám vào vận tốc đ−ợc trình bày trên hình 3.6 [2]

Hình 3.6 Sự phụ thuộc của hệ số bám ϕϕϕϕ vào vận tốc và tải trọng

ổn định liên hợp máy khi phanh

Trong quá trình phanh liên hợp máy, trục dọc có thể bị lệch một góc β so với quỹ đạo chuyển động do tổng lực phanh của các bánh xe bên phải và bên trái không đồng đều, tạo ra mô men quay vòng Sự lệch này có thể gây ảnh hưởng đến an toàn khi di chuyển trên đường nếu góc quay vượt quá giới hạn cho phép.

Tính ổn định khi phanh của liên hợp máy là khả năng duy trì quỹ đạo chuyển động theo ý muốn của người lái trong quá trình phanh.

Nguyên nhân của sự sai khác lực phanh hai bên bánh xe:

- Do hệ số bám không đều giữa các bánh xe, do độ mòn lốp, áp suất hơi

1 đường khô, 2 đường ướt, a ) tải trọng thẳng đứng trên bánh xe; b) tốc độ chuyển động của ô tô

Trường Đại học Nông nghiệp 1 nghiên cứu về luận văn thạc sĩ kỹ thuật liên quan đến việc phân tích lực bám của lốp xe khi chạy trên hai vết đường khác nhau Sự khác biệt này dẫn đến lực phanh không đồng đều ở hai bên bánh xe, ảnh hưởng đến hiệu suất phanh tổng thể.

Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cùng với áp suất làm việc của hệ thống dẫn động phanh ảnh hưởng đáng kể đến lực phanh ở các bánh xe khác nhau Sự thay đổi trong các yếu tố này có thể dẫn đến hiệu suất phanh không đồng đều, gây ra nguy cơ mất an toàn khi lái xe Do đó, việc kiểm tra và điều chỉnh hệ thống phanh là rất cần thiết để đảm bảo hiệu quả và an toàn trong quá trình vận hành.

- Do ảnh h−ởng của kết cấu cơ cấu phanh của mỗi bánh xe khác nhau;

Thời gian chậm tác dụng của cơ cấu phanh ở mỗi bánh xe khác nhau, cũng như sự khác biệt giữa cơ cấu phanh máy kéo và cơ cấu phanh rơ moóc, ảnh hưởng đến tính ổn định của ô tô và liên hợp máy khi phanh Để đánh giá tính ổn định này, người ta sử dụng hai chỉ tiêu quan trọng: độ lệch thân xe (góc quay thân xe) và hành lang phanh.

Góc quay thân xe ββββ là góc quay trục đối xứng dọc của xe, được xác định tại thời điểm cuối cùng của quá trình phanh so với phương chuyển động trước khi phanh.

Góc quay thân xe khi phanh được quy định tối đa ở vận tốc phanh ban đầu là 30 km/h, với hệ số bám ϕ = 0,6 trên đường Theo Tiêu chuẩn số 22 - TCN 224 - 2000 của Bộ Giao thông vận tải Việt Nam, góc lệch tối đa cho phép là 8 độ.

Hành lang phanh B h là độ dịch chuyển ngang tối đa của thân xe so với phương chuyển động cho phép khi phanh liên hợp máy Tại Việt Nam, tiêu chuẩn hành lang phanh B h hiện nay được quy định là 3,5m Khi kiểm tra phanh trên bệ thử, tiêu chuẩn này được xác định bằng độ sai lệch lực phanh giữa bên trái và bên phải, và độ sai lệch H có thể được tính toán.

= −Trong đó: P lớn ; P nhỏ - là lực phanh hai bên bánh trên một cầu kiểm tra

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 49

Nước ta đang sử dụng công thức (3.19) và quy định độ sai lệch phanh

≤ 25% Hoặc theo tiêu chuẩn số 22 - TCN 224 - 2000 của Bộ GTVT Việt Nam

- 2000 quy định hành lang phanh an toàn ≤ 3,5m [3].

Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế

Các công thức (3.9), (3.11) và (3.14) xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh trong điều kiện lý tưởng, khi áp suất chất lỏng hoặc chất khí đạt giá trị tối đa ngay khi bắt đầu phanh, mà không tính đến thời gian phản ứng của người lái Để xác định quãng đường phanh thực tế, cần phân tích quá trình phanh thông qua các đồ thị thực nghiệm, thể hiện mối quan hệ giữa lực phanh P P tại bánh xe hoặc mô men phanh M p với thời gian t, cũng như mối quan hệ của gia tốc chậm dần j với thời gian t Đồ thị này được gọi là giản đồ phanh.

[3] Giản đồ phanh hình 3.7 nhận đ−ợc bằng thực nghiệm, phân tích giản đồ phanh có thể thấy đ−ợc bản chất của quá trình phanh thực tế

Hình 3.7 Giản đồ phanh Điểm 0 trên đồ thị hình 3.7 ứng với lúc người lái nhìn thấy chướng ngại vật phía tr−ớc và nhận thức đ−ợc cần phải phanh

Thời gian phản xạ của người lái (t1) là khoảng thời gian từ khi nhận thấy chướng ngại vật đến khi tác động vào bàn đạp phanh, thường nằm trong khoảng 0,3 đến 0,8 giây, phụ thuộc vào trình độ lái xe Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh (t2) là thời gian từ khi người lái tác động vào bàn đạp phanh đến khi má phanh ép sát vào trống phanh, với t2 là 0,03 giây cho phanh dầu và 0,3 giây cho phanh khí Thời gian tăng lực phanh (t3) là khoảng thời gian tăng gia tốc chậm dần, với t3 là 0,2 giây cho phanh dầu và từ 0,3 đến 1 giây cho phanh khí Thời gian phanh hoàn toàn (t4) ứng với lực phanh cực đại, được xác định theo công thức cụ thể, trong thời gian này lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị không đổi Cuối cùng, thời gian nhả phanh (t5) là khoảng thời gian mà lực phanh giảm dần đến 0.

Thời gian này có giá trị t 5 = 0,2s đối với phanh dầu và t 5 = 1,5 ữ 2s đối víi phanh khÝ

Khi ô tô hoặc liên hợp máy dừng hoàn toàn sau khi nhả phanh, thời gian t không ảnh hưởng đến quãng đường phanh nhỏ nhất Quá trình phanh từ khi người lái nhận tín hiệu cho đến khi ô tô hoặc liên hợp máy dừng hẳn kéo dài trong thời gian t, được tính theo công thức: t = t1 + t2 + t3 + t4.

Tại thời điểm t1 và t2, lực phanh và gia tốc chậm dần đều bằng không Tuy nhiên, từ điểm A, lực phanh và gia tốc chậm dần bắt đầu tăng lên, đánh dấu thời gian phanh t3 Cuối thời gian t3, lực phanh và gia tốc chậm dần đạt giá trị cực đại và duy trì không đổi trong suốt thời gian phanh t4.

Thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh ảnh hưởng đến quãng đường phanh thực tế, được tính từ lúc tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi ô tô hoặc liên hợp máy dừng hẳn Quá trình này có thể được xác định bằng công thức cụ thể.

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 51

Hệ số hiệu đính quãng đường phanh (k s) được xác định bằng thực nghiệm, với giá trị k s cho xe du lịch dao động từ 1,1 đến 1,2, trong khi đối với xe tải và xe khách, giá trị này nằm trong khoảng từ 1,4 đến 1,6.

Các tiêu chuẩn an toàn giao thông (về phanh)

Quá trình kiểm tra phanh trên đường được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: qu8ng đ−ờng phanh S p (m) hoặc gia tốc chậm dần J Pmax (m/s 2 )

Chế độ thử phanh cho ô tô không tải trên đường nhựa khô được thực hiện ở tốc độ 30 km/h (8,33 m/s) theo quy định trong "Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ" do Bộ GTVT Việt Nam ban hành năm 2000.

♦ Nhóm 1: ô tô con, ô tô thiết kế trên cơ sở ô tô con

- Qu8ng đ−ờng phanh không lớn hơn 7,2 m

- Gia tốc chậm dần cực đại không nhỏ hơn 5,8 m/s 2

♦ Nhóm 2: ô tô tải trọng l−ợng toàn bộ không lớn hơn 8000 kG; ô tô khách có tổng chiều dài nhỏ hơn 7,5 m

- Qu8ng đ−ờng phanh không lớn hơn 9,5 m

- Gia tốc chậm dần cực đại không nhỏ hơn 5,0 m/s 2

♦ Nhóm 3: ô tô hoặc đoàn ô tô có trọng l−ợng toàn bộ lớn hơn 8000 kG; ô tô khách có tổng chiều dài lớn hơn 7,5 m

- Qu8ng đ−ờng phanh không lớn hơn 11 m;

- Gia tốc chậm dần cực đại không nhỏ hơn 4,2 m/s 2

Do yêu cầu tốc độ ngày càng tăng cho nên có xu hướng tăng vận tốc thử phanh để cho phép ô tô lưu hành trên đường

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 52

Trong tiêu chuẩn TCVN 5658 - 1999 và гост 25478 - 82 vận tốc thử yêu cầu là 11,1 m/s (40 km/h)

Việc thử phanh ở tốc độ cao rất nguy hiểm, đặc biệt trong các kiểm tra định kỳ mà chưa có trung tâm thử nghiệm chuyên dụng Hiện nay, Việt Nam vẫn sử dụng vận tốc thử yêu cầu là 8,33 m/s (30 km/h) để đảm bảo an toàn.

Ngoài việc đảm bảo hiệu quả phanh thì yêu cầu về ổn định khi phanh cũng phải nằm trong tiêu chuẩn:

Quỹ đạo chuyển động của phương tiện không được vượt quá 80 độ hoặc lệch khỏi hành lang 3,50 mét Đối với các cơ sở nghiên cứu và thiết kế chế tạo ô tô, tiêu chuẩn kiểm tra phanh (thử phanh) được áp dụng còn nghiêm ngặt hơn nhiều.

Vấn đề thử phanh khi nghiên cứu thiết kế và chế tạo phải đảm bảo các nội dung và chỉ tiêu sau đây [3]:

- Về chế độ thử phải tiến hành ở loại O, loại I và loại II;

Thử phanh loại O: dùng để xác định hiệu quả của hệ thống phanh khi cơ cấu phanh nguội (nhiệt độ trống phanh < 100 0 C)

Thử phanh loại I: dùng để xác định hiệu quả quá trình phanh khi cơ cấu phanh nãng

Thử phanh loại II: dùng để xác định hiệu quả phanh khi chuyển động trên dốc dài

Tiêu chuẩn cụ thể khi thử phanh loại O (ứng với ô tô đầy tải) đ−ợc trình bày trên bảng 3.4

Khi thử theo loại I thì tiêu chuẩn về qu8ng đ−ờng phanh tăng lên 25%, và khi thử theo loại II thì tăng lên 33%

Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh có sự khác biệt giữa các quốc gia Việc xác định tiêu chuẩn cụ thể cho từng nước phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau.

Trường Đại học Nông nghiệp 1 cung cấp luận văn thạc sĩ kỹ thuật với nội dung liên quan đến nguồn cung cấp ô tô đa dạng từ nhiều quốc gia, điều kiện đường sá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, và trang thiết bị kiểm tra.

Bảng 3.4 Tiêu chuẩn châu Âu về thử phanh [3]

Loại ô tô Tốc độ bắt ®Çu phanh, m/s (km/h)

Lực trên bàn đạp phanh, N

Gia tèc chËm dÇn khi phanh không nhỏ hơn, m/s 2

Quy định về phanh xe ô tô được phân loại theo trọng lượng toàn bộ của xe Đối với ô tô du lịch và ô tô khách, trọng lượng toàn bộ không được lớn hơn 50 kN Đối với ô tô khách có trọng lượng trên 50 kN, và ô tô tải với trọng lượng toàn bộ từ 35 kN đến trên 120 kN, yêu cầu về phanh cũng sẽ khác nhau, đảm bảo an toàn khi vận hành.

44,8 25,0 17,2 Đoàn xe với trọng l−ợng toàn bộ: đến 35 kN từ 35 kN đến 120 kN trên 120 kN

Trường ðại học Nông nghiệp 1 - Luận Văn Thạc sỹ kỹ thuật - 54

Xây dựng mô hình toán học nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy

kết quả tính toán