Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định

Chia sẻ: Tỉ Thành | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:176

Thêm vào BST

Báo xấu

23
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của luận án "Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định" nhằm đề xuất phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang và ngưỡng chuyển động an toàn qua các thông số dễ xác định và tích hợp trên đoàn xe sơ mi rơ moóc.

Chủ đề:

Bình luận(0) Đăng nhập để gửi bình luận!

Lưu

Nội dung Text: Luận án tiến sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu giới hạn ổn định lật ngang của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi quay vòng ổn định

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------- TẠ TUẤN HƯNG NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH LẬT NGANG CỦA ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Hà Nội i- 2017
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI ----------------------- TẠ TUẤN HƯNG NGHIÊN CỨU GIỚI HẠN ỔN ĐỊNH LẬT NGANG CỦA ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG ỔN ĐỊNH Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực Mã số: 62520116 LUẬN ÁN TIẾN SĨ KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: 1. TS. DƯƠNG NGỌC KHÁNH 2. PGS. TS VÕ VĂN HƯỜNG Hà Nộiii- 2017
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu khoa học của riêng tôi dưới sự hướng dẫn của TS. Dương Ngọc Khánh và PGS.TS. Võ Văn Hường. Các kết quả nghiên cứu được trình bày trong luận án là trung thực, khách quan và chưa từng được bảo vệ ở bất kỳ học vị nào. Tôi xin cam đoan rằng mọi sự giúp đỡ cho việc thực hiện luận án đã được cảm ơn, các thông tin trích dẫn trong luận án đều được chỉ rõ nguồn gốc. Tôi xin chịu trách nhiệm về nghiên cứu của mình. Hà Nội, ngày tháng năm 2017 Người hướng dẫn khoa học 1 Người hướng dẫn khoa học 2 Nghiên cứu sinh TS. Dương Ngọc Khánh PGS.TS. Võ Văn Hường Tạ Tuấn Hưng i
LỜI CẢM ƠN NCS xin trân trọng cảm ơn Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội, Viện Ðào tạo Sau đại học, Viện Cơ khí Ðộng lực, Bộ môn Ô tô và Xe chuyên dụng đã tạo điều kiện cho NCS thực hiện luận án tại Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội. NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành nhất tới tập thể hướng dẫn là TS. Dương Ngọc Khánh và PGS.TS. Võ Văn Hường – Những người hướng dẫn khoa học, đã tận tình giúp đỡ hướng dẫn trong việc định hướng nghiên cứu và phương pháp giải quyết các vấn đề cụ thể đặt ra giúp thực hiện và hoàn thành luận án. NCS vô cùng biết ơn quý Thầy, Cô trong bộ môn Ô tô và xe chuyên dụng, Viện Cơ khí Ðộng lực Trường Ðại học Bách khoa Hà Nội, luôn giúp đỡ và tạo điều kiện thuận lợi nhất để hoàn thành luận án này. Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và quý Thầy, Cô trường Ðại học Công nghệ Giao thông vận tải đã ủng hộ động viên giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi cho tôi học tập và nghiên cứu. Xin cảm ơn Ban Giám hiệu và quý Thầy, Cô trường Ðại học Công nghiệp Hà Nội đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Xin cảm ơn Trung tâm Kiểm định xe cơ giới, Cục Đăng kiểm Việt Nam đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Xin cảm ơn quý Thầy, Cô trong và ngoài trường đã ủng hộ và giúp đỡ tạo điều kiện thuận lợi trong quá trình học tập và nghiên cứu. Cuối cùng NCS xin gửi lời cảm ơn chân thành tới gia đình và bạn bè những người đã luôn động viên khuyến khích giúp đỡ tôi trong suốt thời gian nghiên cứu và thực hiện công trình này. Nghiên cứu sinh Tạ Tuấn Hưng ii
MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN ....................................................................................................... i LỜI CẢM ƠN ............................................................................................................. ii MỤC LỤC ................................................................................................................. iii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ............................................... vi DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ ............................................................................ xiv DANH MỤC BẢNG BIỂU ................................................................................... xviii MỞ ĐẦU .................................................................................................................... 1 CHƯƠNG 1. TỔNG QUAN ...................................................................................... 5 1.1. Xu thế phát triển và vấn đề mất ổn định ĐXSMRM ........................................... 5 1.1.1. Xu thế phát triển ĐXSMRM ............................................................................ 5 1.1.2. Phân loại mất ổn định ĐXSMRM .................................................................... 8 1.2. Những nghiên cứu liên quan đến luận án .......................................................... 12 1.2.1. Những nghiên cứu trên thế giới về mô hình ĐXSMRM ................................ 12 1.2.2. Những nghiên cứu trên thế giới về mất ổn định lật ngang ĐXSMRM .......... 13 1.2.3. Những nghiên cứu trên thế giới về cảnh báo và điều khiển chống lật ngang 23 1.2.4. Những nghiên cứu trong nước ........................................................................ 24 1.3. Lựa chọn chỉ tiêu, thông số đánh giá mất ổn định lật ngang ĐXSMRM .......... 25 1.4. Mục tiêu, đối tượng, phương pháp và phạm vi nghiên cứu .......................... 27 1.4.1. Mục tiêu nghiên cứu ....................................................................................... 27 1.4.2. Đối tượng nghiên cứu ..................................................................................... 28 1.4.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................................ 28 1.4.4. Phạm vi nghiên cứu ........................................................................................ 29 1.4.5. Nội dung luận án ............................................................................................ 29 1.5. Kết luận chương 1 ............................................................................................. 29 CHƯƠNG 2. XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC KHÔNG GIAN XÁC ĐỊNH MẤT ỔN ĐỊNH LẬT NGANG ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC .................. 31 2.1. Mô hình động lực học ĐXSMRM ..................................................................... 31 2.1.1. Phân tích cấu trúc và các giả thiết xây dựng mô hình .................................... 31 2.1.2. Phương trình động lực học các khối lượng được treo .................................... 38 iii
2.1.3. Phương trình động lực học các cầu xe ........................................................... 44 2.1.4. Phương trình động lực học các bánh xe ......................................................... 46 2.2. Xác định lực tương tác bánh xe-mặt đường ...................................................... 48 2.3. Xác định lực và mô men liên kết của hệ thống treo .......................................... 50 2.3.1. Các lực liên kết phương thẳng đứng............................................................... 50 2.3.2. Các lực liên kết theo phương dọc ................................................................... 54 2.3.3. Các lực liên kết theo phương ngang và mô men thanh ổn định ..................... 54 2.4. Xác định liên kết tại khớp nối ........................................................................... 56 2.5. Xác định các lực cản khí động .......................................................................... 59 2.6. Điều kiện đầu của các phương trình vi phân ..................................................... 60 2.7. Cấu trúc mô hình động lực học đoàn xe sơ mi rơ moóc ................................... 61 2.8. Kết luận chương 2 ............................................................................................. 62 CHƯƠNG 3. KHẢO SÁT XÁC ĐỊNH MẤT ỔN ĐỊNH LẬT NGANG ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI QUAY VÒNG .................................................................. 63 3.1. Mô tả điều kiện đầu vào và các chỉ tiêu đánh giá.............................................. 63 3.1.1. Mô tả điều kiện đầu vào ................................................................................. 63 3.1.2. Các chỉ tiêu, thông số được sử dụng để đánh giá ........................................... 66 3.2. Khảo sát ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ................................................................................................................ 67 3.3. Khảo sát ảnh hưởng của vận tốc xe đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ..... 73 3.4. Khảo sát ảnh hưởng của góc lái đến mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ........... 76 3.5. Đề xuất phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang và ngưỡng an toàn của ĐXSMRM khi quay vòng .......................................................................... 82 3.5.1. Phương pháp xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang của ĐXSMRM khi quay vòng .......................................................................................................................... 82 3.5.2. Phương pháp xác định ngưỡng chuyển động an toàn của ĐXSMRM khi quay vòng .......................................................................................................................... 90 3.6. Kết luận chương 3 ............................................................................................. 97 CHƯƠNG 4. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM...................................................... 98 4.1. Mục đích, đối tượng và các thông số thí nghiệm .............................................. 99 4.1.1. Mục đích thí nghiệm ....................................................................................... 99 iv
4.1.2. Đối tượng thí nghiệm ..................................................................................... 99 4.1.3. Các thông số thí nghiệm ................................................................................. 99 4.2. Thiết bị thí nghiệm .......................................................................................... 100 4.2.1. Cảm biến 6 bậc tự do MPU 6050 ................................................................. 101 4.2.2. Cảm biến SHARP Rotary Encoder............................................................... 101 4.2.3. Bộ xử lý tín hiệu ........................................................................................... 103 4.2.4. Sơ đồ thí nghiệm........................................................................................... 104 4.3. Các phương án thí nghiệm............................................................................... 104 4.3.1. Mô tả thí nghiệm .......................................................................................... 104 4.3.2. Các phương án thí nghiệm............................................................................ 105 4.4. Kết quả thí nghiệm và so sánh với mô phỏng ................................................. 106 4.4.1. Kết quả thí nghiệm ....................................................................................... 106 4.4.2. So sánh kết quả thí nghiệm với kết quả mô phỏng....................................... 111 KẾT LUẬN ............................................................................................................ 119 TÀI LIỆU THAM KHẢO ...................................................................................... 121 DANH MỤC CÁC CÔNG TRÌNH ĐÃ CÔNG BỐ CỦA LUẬN ÁN ................. 127 v
DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa G(OXYZ) Hệ tọa độ cố định C1(C1x1y1z1) Hệ tọa độ tại trọng tâm khối lượng được treo XĐK C2(C2x2y2z2) Hệ tọa độ tại trọng tâm khối lượng được treo SMRM Ai(AixAiyAizAi) Hệ tọa độ tại trọng tâm cầu xe thứ i (i=1(1)6) Bij(BijxBijyBijzBij) Hệ tọa độ tại tâm bánh xe ij (i=1(1)6, j=1(1)2) O Ma trận côsin chỉ hướng của hệ quy chiếu C1 so với hệ C1 A(1 ,1 ,1 ) quy chiếu cố định theo 3 góc Euler (β1, φ1, ψ1) O Ma trận côsin chỉ hướng của hệ quy chiếu C2 so với hệ C2 B(2 ,2 ,2 ) quy chiếu cố định theo 3 góc Euler (β2, φ2, ψ2) ĐXSMRM Đoàn xe sơ mi rơ moóc (Tractor Semi-Trailer) XĐK Xe đầu kéo (Tractor) SMRM Sơ mi rơ moóc (Semi-Trailer) DRT Ngưỡng lật ngang động (Dynamic Rollover Threshold) Bộ lọc đáp ứng tần số vô hạn (Infinite Impulse IIR Response) LSB Bit có trọng số nhỏ nhất (Least Significant Bit) LLT Hệ số phân tải ngang (Lateral Load Transfer Ratio) LTR Hệ số phân bố tải trọng (Load Transfer Ratio) LTRin Ngưỡng LTR đề xuất MBS Hệ nhiều vật MBS (Multibody Systems) Cơ quan an toàn giao thông Mỹ (National Highway NHTSA Traffic Safety Adminitration) RAR Hệ số gia tốc ngang (Rearward Amplication Ratio) vi
Năng lượng chống lật ngang (Rollover Prevention RPER Energy Reverse) RPM Hệ số chống lật ngang (Rollover Prevention Metric) RSF Hệ số an toàn lắc ngang (Roll Safety Factor) SRT Ngưỡng lật ngang tĩnh (Static Rollover Threshold) SSF Hệ số ổn định tĩnh (Static Stability Factor) TTR Hệ số bàn nghiêng ngang (Tilt Table Ratio) 2bi m Chiều rộng cơ sở của cầu xe thứ i (i=1(1)6) 2wi m Khoảng cách hai hệ thống treo cầu thứ i (i=1(1)6) axi m/s2 Gia tốc dọc của vật rắn i ayi m/s2 Gia tốc ngang của vật rắn i azi m/s2 Gia tốc thẳng đứng của vật rắn i g m/s2 Gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2 ij Chỉ số bánh xe trái (j=1)/phải (j=2) thuộc cầu xe thứ i i=1(1)6 Chỉ số các cầu xe j=1 Chỉ số bánh xe bên trái j=2 Chỉ số bánh xe bên phải Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo l1 m XĐK đến cầu xe số 1 Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo l2 m XĐK đến cầu xe số 2 Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo l3 m XĐK đến cầu xe số 3 Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo l4 m SMRM đến cầu xe số 4 vii
Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo l5 m SMRM đến cầu xe số 5 Khoảng cách từ trọng tâm tâm khối lượng được treo l6 m SMRM đến cầu xe số 6 Khoảng cách trọng tâm tâm khối lượng được treo XĐK lH1 m đến mâm xoay Khoảng cách trọng tâm khối lượng được treo SMRM đến lH2 m chốt kéo m1 kg Khối lượng được treo XĐK m2 kg Khối lượng được treo SMRM mAi kg Khối lượng cầu xe i (i=1(1)6) h1 m Chiều cao trọng tâm khối lượng được treo XĐK h2 m Chiều cao trọng tâm khối lượng được treo SMRM hH1, hH2 m Chiều cao tâm chốt và mâm xoay exij m Khoảng dịch phản lực Fzij theo phương dọc tại bánh xe ij hRi m Chiều cao tâm quay tức thời Ri của cầu i (i=1(1)6) r0ij m Bán kính tự do của bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) ftij m Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) sij Hệ số trượt bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) αij độ Góc lệch bên bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) H1 m Chiều cao toàn bộ XĐK H2 m Chiều cao toàn bộ SMRM L1 m Chiều dài toàn bộ XĐK L2 m Chiều dài toàn bộ SMRM W1 m Chiều rộng toàn bộ XĐK viii
W2 m Chiều rộng toàn bộ SMRM Cij N/m Độ cứng hệ thống treo (i=1(1)6; j=1(1)2) Kij N/(m/s) Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1(1)6; j=1(1)2) CLij N/m Độ cứng hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) KLij N/(m/s) Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) Mô men quán tính quanh trục C1x1 của khối lượng được Jxx1 kgm2 treo XĐK Mô men quán tính trục C2x2 của khối lượng được treo Jxx2 kgm2 SMRM Mô men quán tính trục C1y1 của khối lượng được treo Jyy1 kgm2 XĐK Mô men quán tính trục C2y2 của khối lượng được treo Jyy2 kgm2 SMRM Mô men quán tính trục C1z1 của khối lượng được treo Jzz1 kgm2 XĐK Mô men quán tính trục C2z2 của khối lượng được treo Jzz2 kgm2 SMRM JAxi kgm2 Mô men quán tính trục AixAi của cầu i (i=1(1)6) Mô men quán tính trục BijyBij của bánh xe thứ ij (i=1(1)6; JByij kgm2 j=1(1)2) MAij Nm Mô men chủ động bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) MBij Nm Mô men phanh bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) Mô men quay bánh xe thứ ij quanh trục BijyBij (i=1(1)6; Mij Nm j=1(1)2) Fxij N Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) Fyij N Lực ngang bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) Fzij N Phản lực bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) ix
FGij N Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) FCij N Lực đàn hồi của hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) FKij N Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) FCLij N Lực đàn hồi lốp bánh xe thứ ij ((i=1(1)6; j=1(1)2) Lực dọc từ cầu xe tác dụng lên khối lượng được treo ứng F'xij N với hệ thống treo thứ ij (i=1(1)6; j=1(1)2) Lực liên kết ngang tại tâm quay Ri (i=1(1)6) tác động từ F’Ri N cầu xe thứ i lên khối lượng được treo Lực liên kết ngang tại tâm quay Ri (i=1(1)6) tác động từ FRi N khối lượng được treo lên cầu xe thứ i Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK FX1 N chiếu lên phương C1x1 của hệ quy chiếu C1 Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK FY1 N chiếu lên phương C1y1 của hệ quy chiếu C1 Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK FZ1 N chiếu lên phương C1z1 của hệ quy chiếu C1 Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được MX1 Nm treo XĐK theo trục C1x1 của hệ quy chiếu C1 Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được MY1 Nm treo XĐK theo trục C1y1 của hệ quy chiếu C1 Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được MZ1 Nm treo XĐK theo trục C1z1 của hệ quy chiếu C1 Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo FX2 N SMRM chiếu lên phương C2x2 của hệ quy chiếu C2 Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo FY2 N SMRM chiếu lên phương C2y2 của hệ quy chiếu C2 Tổng ngoại lực tác dụng lên khối lượng được treo FZ2 N SMRM chiếu lên phương C2z2 của hệ quy chiếu C2 x
Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được MX2 Nm treo SMRM theo trục C2x2 của hệ quy chiếu C2 Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được MY2 Nm treo SMRM theo trục C2y2 của hệ quy chiếu C2 Tổng mô men ngoại lực tác dụng lên khối lượng được MZ2 Nm treo SMRM theo trục C2z2 của hệ quy chiếu C2 Véc tơ định vị trọng tâm khối lượng được treo XĐK r1 trong hệ quy chiếu OXYZ Véc tơ định vị trọng tâm khối lượng được treo SMRM r2 trong hệ quy chiếu OXYZ Véc tơ vận tốc suy rộng của khối lượng được treo XĐK v1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo XĐK vx1 m/s theo phương x1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo XĐK vy1 m/s theo phương y1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo XĐK vz1 m/s theo phương z1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Vận tốc góc quay tức thời của khối lượng được treo ωx1 0 /s XĐK quanh trục C1x1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Vận tốc góc quay tức thời của khối lượng được treo ωy1 0 /s XĐK quanh trục C1y1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Vận tốc góc quay tức thời của khối lượng được treo ωz1 0 /s XĐK quanh trục C1z1 trong hệ quy chiếu C1x1y1z1 Véc tơ vận tốc suy rộng của khối lượng được treo v2 SMRM trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo vx2 m/s SMRM theo phương x2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo vy2 m/s SMRM theo phương y2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 xi
Vận tốc tịnh tiến tức thời của khối lượng được treo vz2 m/s SMRM theo phương z2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 Vận tốc góc quay tức thời của khối lượng được treo ωx2 0 /s SMRM quanh trục C2x2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 Vận tốc góc quay tức thời của khối lượng được treo ωy2 0 /s SMRM quanh trục C2y2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 Vận tốc góc quay tức thời của khối lượng được treo ωz2 0 /s SMRM quanh trục C2z2 trong hệ quy chiếu C2x2y2z2 Véc tơ vận tốc suy rộng của cầu xe thứ i trong hệ quy vAi chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Vận tốc tịnh tiến tức thời của cầu xe thứ i theo phương vxAi m/s xAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Vận tốc tịnh tiến tức thời của cầu xe thứ i theo phương vyAi m/s yAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Vận tốc tịnh tiến tức thời của cầu xe thứ i theo phương vzAi m/s zAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Vận tốc góc quay tức thời của cầu xe thứ i trong hệ quy ωxAi 0 /s chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Vận tốc góc quay tức thời quanh trục AiyAi của cầu xe ωyAi 0 /s thứ i quanh trục AixAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Vận tốc góc quay tức thời của cầu xe thứ i quanh trục ωzAi 0 /s AizAi trong hệ quy chiếu AixAiyAizAi (i=1(1)6) Các góc lắc ngang của các khối lượng được treo XĐK và β1 , β2 0 SMRM Các góc lắc dọc của các khối lượng được treo XĐK và φ1, φ2 0 SMRM Các góc quay theo trục thẳng đứng của các khối lượng ψ1, ψ2 0 được treo XĐK và SMRM βAi 0 Các góc lắc ngang của các cầu xe i xii
Vị trí ban đầu của khối lượng được treo XĐK trong hệ X01, Y01, Z01 m quy chiếu cố định OXYZ Vị trí ban đầu của khối lượng được treo SMRM trong hệ X02, Y02, Z02 m quy chiếu cố định OXYZ β01, φ01, ψ01 0 Các góc ban đầu của các khối lượng được treo XĐK β02, φ02, ψ02 0 Các góc ban đầu của các khối lượng được treo SMRM aC1 Véc tơ gia tốc trọng tâm khối lượng được treo XĐK aC2 Véc tơ gia tốc trọng tâm khối lượng được treo SMRM Gia tốc theo 3 phương của trọng tâm khối lượng được ax1, ay1, az1 m/s2 treo XĐK Gia tốc theo 3 phương của trọng tâm khối lượng được ax2, ay2, az2 m/s2 treo SMRM Ma trận khối lượng khối lượng được treo XĐK và Mxk, Mxm SMRM Ma trận sao cho Cxkv1 và Cxmv2 lần lượt là các ma trận Cxk, Cxm chứa các lực Coriolis và lực quán tính đối với khối lượng được treo XĐK và SMRM Véc tơ các ngoại lực và mô men ngoại lực quy về trọng τxk tâm C1 khối lượng được treo XĐK Véc tơ các ngoại lực và mô men ngoại lực quy về trọng τxm tâm C2 khối lượng được treo SMRM xiii
DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1. Phân loại đoàn xe........................................................................................ 6 Hình 1.2. Sơ đồ điều khiển ĐXSMRM ...................................................................... 8 Hình 1.3. Sơ đồ các dạng mất ổn định ngang ĐXSMRM .......................................... 9 Hình 1.4. Các dạng mất ổn định hướng ĐXSMRM ................................................. 10 Hình 1.5. Sơ đồ bàn thử nghiêng ngang ................................................................... 13 Hình 1.6. Một số thiết bị bàn thử nghiêng ngang trên thế giới ................................ 14 Hình 1.7. Mô hình lật ngang 1 vật ............................................................................ 16 Hình 1.8. Sơ đồ các cụm cầu của ĐXSMRM 6 cầu ................................................. 17 Hình 1.9. Đồ thị quan hệ góc lắc ngang, gia tốc ngang và mô men chống lật ......... 18 Hình 1.10. Mô hình lắc ngang ½ .............................................................................. 22 Hình 1.11. ĐXSMRM nghiên cứu ........................................................................... 28 Hình 2.1. Cấu trúc ĐXSMRM .................................................................................. 33 Hình 2.2. Hệ quy chiếu ĐXSMRM .......................................................................... 36 Hình 2.3. Sơ đồ các lực tác dụng lên khối lượng được treo XĐK ........................... 41 Hình 2.4. Sơ đồ các lực tác dụng lên khối lượng được treo SMRM ........................ 43 Hình 2.5. Sơ đồ lực tác dụng lên cầu 1 trong mặt phẳng ngang .............................. 45 Hình 2.6. Sơ đồ lực tác dụng lên cầu 2, 3 trong mặt phẳng ngang .......................... 45 Hình 2.7. Sơ đồ lực tác dụng lên cầu 4,5,6 trong mặt phẳng ngang ........................ 46 Hình 2.8. Sơ đồ động lực học bánh xe đàn hồi ........................................................ 47 Hình 2.9. Sơ đồ vị trí các điểm liên kết của hệ thống treo của XĐK ....................... 50 Hình 2.10. Sơ đồ tính lực tại cầu cân bằng XĐK ..................................................... 51 Hình 2.11. Sơ đồ vị trí các điểm liên kết của hệ thống treo liên tiếp SMRM .......... 53 Hình 2.12. Sơ đồ xác định các lực ngang tại tâm quay tức thời ............................... 55 Hình 2.13. Dạng mâm xoay mô phỏng..................................................................... 58 Hình 2.14. Sơ đồ tính góc lắc ngang tương đối tại khớp nối ................................... 59 Hình 2.15. Đồ thị quan hệ giữa góc lắc tương đối và mô men xoắn tại khớp nối ... 59 Hình 2.16. Cấu trúc mô hình động lực học ĐXSMRM ........................................... 61 Hình 3.1. Quy luật đánh lái RSM ............................................................................. 64 Hình 3.2. Đồ thị góc lái bánh xe 11 .......................................................................... 67 xiv
Hình 3.3. Đồ thị góc lái bánh xe 12 .......................................................................... 67 Hình 3.4. Đồ thị các hệ số phân bố tải trọng ............................................................ 68 Hình 3.5. Đồ thị hệ số LTR6 ..................................................................................... 69 Hình 3.6. Đồ thị hệ số LTR2 ..................................................................................... 69 Hình 3.7. Đồ thị hệ số RSF....................................................................................... 70 Hình 3.8. Đồ thị hệ số LTR ...................................................................................... 70 Hình 3.9. Đồ thị gia tốc ngang ay1 ............................................................................ 71 Hình 3.10. Đồ thị gia tốc ngang ay2 .......................................................................... 71 Hình 3.11. Đồ thị góc lắc ngang β1 .......................................................................... 72 Hình 3.12. Đồ thị góc lắc ngang β2 .......................................................................... 72 Hình 3.13. Đồ thị góc lái bánh xe 11 ........................................................................ 73 Hình 3.14. Đồ thị góc lái bánh xe 12 ........................................................................ 73 Hình 3.15. Đồ thị hệ số LTR6 ................................................................................... 73 Hình 3.16. Đồ thị hệ số LTR2 ................................................................................... 73 Hình 3.17. Đồ thị hệ số RSF..................................................................................... 74 Hình 3.18. Đồ thị hệ số LTR .................................................................................... 74 Hình 3.19. Đồ thị gia tốc ngang ay1 .......................................................................... 75 Hình 3.20. Đồ thị gia tốc ngang ay2 .......................................................................... 75 Hình 3.21. Đồ thị góc lắc ngang β1 .......................................................................... 76 Hình 3.22. Đồ thị góc lắc ngang β2 .......................................................................... 76 Hình 3.23. Đồ thị góc lái bánh xe 11 ........................................................................ 77 Hình 3.24. Đồ thị góc lái bánh xe 12 ........................................................................ 77 Hình 3.25. Đồ thị hệ số LTR6 ................................................................................... 77 Hình 3.26. Đồ thị hệ số LTR2 ................................................................................... 77 Hình 3.27. Đồ thị hệ số RSF..................................................................................... 78 Hình 3.28. Đồ thị hệ số LTR .................................................................................... 78 Hình 3.29. Đồ thị gia tốc ngang ay1 .......................................................................... 79 Hình 3.30. Đồ thị gia tốc ngang ay2 .......................................................................... 79 Hình 3.31. Đồ thị góc lắc ngang β1 .......................................................................... 81 Hình 3.32. Đồ thị góc lắc ngang β2 .......................................................................... 81 Hình 3.33. Đồ thị hệ số RSFmax ................................................................................ 83 xv
Hình 3.34. Đồ thị hệ số LTRmax................................................................................ 84 Hình 3.35. Đồ thị gia tốc ngang ay1max...................................................................... 85 Hình 3.36. Đồ thị gia tốc ngang ay2max...................................................................... 86 Hình 3.37. Đồ thị giá trị góc lắc ngang β1 khi ay2max ................................................ 87 Hình 3.38. Đồ thị giá trị góc lắc ngang β2 khi ay2max ................................................ 88 Hình 3.39. Sơ đồ phương pháp xác định ngưỡng chuyển động an toàn động lực học ĐXSMRM ................................................................................................................ 92 Hình 3.40. Phương pháp xác định ngưỡng chuyển động an toàn theo mức LTRin là 0,75 và 0,9 ................................................................................................................ 93 Hình 3.41. Sơ đồ xác định thời điểm khi các ay2 đạt ngưỡng đề xuất ...................... 96 Hình 4.1. Một thí nghiệm xác định ngưỡng mất ổn định lật ngang ĐXSMRM ...... 98 Hình 4.2. ĐXSMRM thí nghiệm .............................................................................. 99 Hình 4.3. Sơ đồ vị trí gắn cảm biến ........................................................................ 100 Hình 4.4. Sơ đồ cảm biến MPU6050...................................................................... 101 Hình 4.5. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của cảm biến SHARP Rotary Encoder . 102 Hình 4.6. Đồ gá cảm biến Encoder đo số vòng quay bánh xe................................ 102 Hình 4.7. Bộ thu thập dữ liệu NI USB-6210 .......................................................... 103 Hình 4.8. Sơ đồ thí nghiệm quay vòng ĐXSMRM ................................................ 104 Hình 4.9. Sơ đồ vị trí thí nghiệm ............................................................................ 105 Hình 4.10. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc xe vx ............................................... 106 Hình 4.11. Đồ thị kết quả thí nghiệm góc quay vô lăng δVL .................................. 106 Hình 4.12. Đồ thị kết quả thí nghiệm gia tốc ay1 .................................................... 107 Hình 4.13. Đồ thị kết quả thí nghiệm gia tốc ay2 .................................................... 107 Hình 4.14. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc góc quay ωz1 ................................... 107 Hình 4.15. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc góc quay ωz2 ................................... 107 Hình 4.16. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc xe vx ............................................... 108 Hình 4.17. Đồ thị kết quả thí nghiệm góc quay vô lăng δVL .................................. 108 Hình 4.18. Đồ thị kết quả thí nghiệm gia tốc ay1 .................................................... 109 Hình 4.19. Đồ thị kết quả thí nghiệm gia tốc ay2 .................................................... 109 Hình 4.20. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc góc quay ωz1 ................................... 109 Hình 4.21. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc góc quay ωz2 ................................... 109 xvi
Hình 4.22. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc xe vx ............................................... 110 Hình 4.23. Đồ thị kết quả thí nghiệm góc quay vô lăng δVL .................................. 110 Hình 4.24. Đồ thị kết quả thí nghiệm gia tốc ay1 .................................................... 110 Hình 4.25. Đồ thị kết quả thí nghiệm gia tốc ay2 .................................................... 110 Hình 4.26. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc góc quay ωz1 ................................... 110 Hình 4.27. Đồ thị kết quả thí nghiệm vận tốc góc quay ωz2 ................................... 110 Hình 4.28. Đồ thị góc lái bên trái δ11 giữa thí nghiệm và mô phỏng ..................... 111 Hình 4.29. Đồ thị vận tốc xe vx giữa thí nghiệm và mô phỏng .............................. 111 Hình 4.30. Đồ thị gia tốc ay1 giữa thí nghiệm và mô phỏng................................... 111 Hình 4.31. Đồ thị gia tốc ay2 giữa thí nghiệm và mô phỏng................................... 112 Hình 4.32. Đồ thị vận tốc góc quay ωz1 giữa thí nghiệm và mô phỏng ................. 112 Hình 4.33. Đồ thị vận tốc góc quay ωz2 giữa thí nghiệm và mô phỏng ................. 112 Hình 4.34. Đồ thị góc lái bên trái δ11 giữa thí nghiệm và mô phỏng ..................... 113 Hình 4.35. Đồ thị vận tốc dọc xe vx giữa thí nghiệm và mô phỏng ....................... 113 Hình 4.36. Đồ thị gia tốc ay1 giữa thí nghiệm và mô phỏng................................... 114 Hình 4.37. Đồ thị gia tốc ay2 giữa thí nghiệm và mô phỏng................................... 114 Hình 4.38. Đồ thị vận tốc góc quay ωz1 giữa thí nghiệm và mô phỏng ................. 114 Hình 4.39. Đồ thị vận tốc góc quay ωz2 giữa thí nghiệm và mô phỏng ................. 115 Hình 4.40. Đồ thị góc lái bên trái δ11 giữa thí nghiệm và mô phỏng ..................... 115 Hình 4.41. Đồ thị vận tốc xe vx giữa thí nghiệm và mô phỏng .............................. 115 Hình 4.42. Đồ thị gia tốc ay1 giữa thí nghiệm và mô phỏng................................... 116 Hình 4.43. Đồ thị gia tốc ay2 giữa thí nghiệm và mô phỏng................................... 116 Hình 4.44. Đồ thị vận tốc góc quay ωz1 giữa thí nghiệm và mô phỏng ................. 116 Hình 4.45. Đồ thị vận tốc góc quay ωz2 giữa thí nghiệm và mô phỏng ................. 117 xvii
DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 3.1. Các phương án khảo sát ........................................................................... 66 Bảng 3.2. Thời điểm các hệ số phân bố tải trọng bằng 1 ......................................... 70 Bảng 3.3. Giá trị RSFmax phụ thuộc vào δ11 và h2 .................................................... 72 Bảng 3.4. Thời điểm một số thông số đạt ngưỡng ................................................... 80 Bảng 3.5. Các giá trị ngưỡng tại biên mất ổn định................................................... 89 Bảng 3.6. Giá trị các ngưỡng xác định từ mức LTR đề xuất 0,75 ........................... 94 Bảng 3.7. Giá trị các ngưỡng xác định từ mức LTR đề xuất 0,9 ............................. 95 Bảng 4.1. Các thông số thí nghiệm......................................................................... 100 Bảng 4.2. Bảng các phương án thí nghiệm............................................................. 106 Bảng 4.3. Kết quả sai số của các thông số giữa mô phỏng và thí nghiệm ............. 117 xviii