Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải Thaco HD72 sản xuất ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO

BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT

TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP

---------------------------------------

NGUYỄN VĂN MINH

NGHIÊN CỨU ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ TẢI THACO HD72 SẢN XUẤT Ở VIỆT NAM KHI VẬN CHUYỂN GỖ

CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ

MÃ SỐ: 60 52 01 03

LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT

NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC

PGS.TS. LÊ VĂN THÁI

Đồng Nai, 2016

- i -

LỜI CAM ĐOAN

Tôi cam đoan. Đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Các số liệu,

kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công bố trong

bất kỳ công trình nghiên cứu nào khác.

Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên

cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận

đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học.

Đồng Nai, ngày … tháng 06 năm 2016

Người cam đoan

(ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Văn Minh

- ii -

LỜI CÁM ƠN

Trong thời gian học tập và nghiên cứu hoàn thành luận văn này, em đã

nhận được sự hướng dẫn, giúp đỡ quý báu của các thầy cô và các bạn cùng

lớp. Với lòng kính trọng và biết ơn sâu sắc em xin được bày tỏ lời cảm ơn

chân thành tới:

Ban giám hiệu, Phòng đào tạo sau đại học, Khoa Cơ điện – Công trình

trường Đại học Lâm Nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ em trong

quá trình học tập và hoàn thành luận văn.

Thầy trực tiếp hướng dẫn: Phó giáo sư – Tiến sĩ Lê Văn Thái, người

thầy kính mến đã hết lòng giúp đỡ, chỉ dẫn, động viên và tạo mọi điều kiện

thuận lợi cho em trong suốt quá trình nghiên cứu hoàn thành luận văn tốt

nghiệp.

Xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong Hội đồng chấm luận văn đã

cho em những đóng góp quý báu để hoàn chỉnh luận văn này.

Cảm ơn Ban lãnh đạo Trường Cao Ðẳng Nghề Cơ Giới Và Thủy Lợi nơi

tác giả đang tham gia công tác giảng dạy, đã tạo điều kiện hết sức thuận lợi về

thời gian, chuyên môn để tác giả an tâm học tập và hoàn thành Luận văn.

Xin kính chúc các Quí thầy cô luôn luôn mạnh khỏe, thành công và là

ngọn cờ tiên phong dẫn đường cho thế hệ sau chúng em được tiếp bước trên

con đường nghiên cứu khoa học của đất nước.

Em xin chân thành cảm ơn!

Đồng Nai, ngày … tháng 06 năm 2016

Học viên thực hiện

Nguyễn Văn Minh

- iii -

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan

i

Lời cám ơn

ii

Mục lục

iii

Danh mục các bảng

vii

Danh mục các hình

viii

Đặt vấn đề

1

Chương 1 Tổng quan vấn đề nghiên cứu

3

1.1. Thực trạng cơ giới hóa trong khâu vận chuyển gỗ ..............

3

1.2. Tình hình nghiên cứu về động lực phanh ô tô .....................

7

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước ...............................

7

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước ...............................

10

1.3. Nhận xét ...............................................................................

15

Chương 2 Mục tiêu, đối tượng, phạm vi và phương pháp

nghiên cứu ..................................................................................

16

16

16

2.1. Mu ̣c tiêu nghiên cứ u ............................................................. 2.2. Đố i tươ ̣ng, phạm vi nghiên cứu ...........................................

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu .................................................

16

a. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh ............................

19

b. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh .........

20

2.2.2. Phạm vi nghiên cứu .....................................................

21

2.3. Nội dung nghiên cứu .............................................................

21

2.4. Phương pháp nghiên cứu .......................................................

22

Chương 3 Động lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 chở gỗ

23

3.1. Tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ ............

23

- iv -

3.1.1. Lựa chọn mô hình tính toán động lực học quá trình phanh

ô tô chở gỗ …………………………………………………..

23

3.1.2. Các chỉ tiêu động lực học đánh giá hiệu quả phanh .....

26

26

3.1.2.1. Gia tốc chậm dần khi phanh ...........................

27

3.1.2.2. Thời gian phanh .............................................

28

3.1.2.3. Quãng đường phanh .......................................

29

3.1.2.4. Lực phanh hoặc lực phanh riêng .....................

3.1.3. Các chỉ tiêu động lực học đánh giá tính ổn định hướng

của ô tô khi phanh ................................................................

31

3.2. Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh

ô tô chở gỗ ....................................................................................

33

3.2.1. Lực tác dụng lên ô tô chở gỗ chạy xuống dốc khi phanh

33

3.2.1.1. Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh ...............

35

35

a. Lực cản quán tính - Pj ....................................

36

b. Lực cản lăn - Pf ..............................................

37

c. Lực cản dốc – Pi ...............................................

37

d. Lực cản không khí – Pw ...................................

38

e. Lực phanh lớn nhất – Pp ...................................

3.2.1.2. Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên

ô tô khi phanh ..............................................................

39

3.2.1.3. Tỷ lệ phân chia lực phanh trên các cầu xe ô tô

40

3.2.2. Phương trình cân bằng lực khi phanh ..........................

42

3.2.3. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của ô tô chở

gỗ khi phanh ...........................................................................

42

3.2.4. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của ô tô xoay

quanh trọng tâm .....................................................................

43

- v -

3.2.5. Giải phương trình động lực học của ô tô khi phanh bằng

phương pháp số ......................................................................

45

Chương 4 Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới chất lượng động

lực học quá trình phanh ô tô thaco HD72 vận chuyển gỗ ...........

47

4.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh .................

47

4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh ô tô ......

48

4.2.1. Khảo sát các yếu tố thuộc về điều kiện đường ...........

49

4.2.1.1. Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh

49

a. Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch ..

49

b. Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt ......

55

4.2.1.2. Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng

phanh ..........................................................................

60

a. Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch ..

60

b. Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt ......

64

4.2.2. Khảo sát các yếu tố thuộc về chế độ khai thác sử dụng

72

4.2.2.1. Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng

phanh .........................................................................

72

a. Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch ..

72

b. Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt ......

76

4.2.2.2. Ảnh hưởng của tải trọng xe đến chất lượng phanh 83

4.2.3. Khảo sát các yếu tố thuộc về kết cấu xe .....................

87

4.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất

lượng phanh ................................................................

87

4.2.3.2. Ảnh hưởng của thời điểm tác động phanh trên

các cầu đến chất lượng phanh .....................................

91

4.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hướng

chuyển động khi phanh ...............................................................

95

- vi -

4.3.1. Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng

chuyển động ..........................................................................

96

4.3.2. Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển

động .......................................................................................

96

4.3.3. Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển

động .......................................................................................

97

Kết luận và kiến nghị ...................................................................

99

1. Kết luận ...................................................................................

99

2. Kiến nghị .................................................................................

100

Tài liệu tham khảo ........................................................................

101

Phụ lục ..........................................................................................

105

- vii -

DANH MỤC CÁC BẢNG

Tên bảng

Trang

Số hiệu bảng

2.1

17

Các thông số kỹ thuật và trang thiết bị trên xe tải THACO HD72

4-1

54

Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh đối với đường nhựa

4-2

59

Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh đối với đường đất

4-3

64

Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh đối với đường nhựa

4-4

71

Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh đối với đường đất

4-5

75

Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng phanh, đối với đường nhựa

4-6

Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng

82

phanh, đối với đường đất

4-7

87

Ảnh hưởng của tải trọng ban đầu đến chất lượng phanh

4-8

91

Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất lượng phanh

4-9

95

Ảnh hưởng của thời gian tác động phanh đến chất lượng phanh

- viii -

DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ

Tên hình

Trang

Số hiệu hình

1.1

Tỷ trọng 3 loại rừng được quản lý ở Việt Nam

3

1.2

Thị trường xuất khẩu gỗ chính của Việt nam trong năm

4

2012

2.1

Kết cấu xe ô tô Thaco HD72

16

2.2

Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai

20

dòng

3.1

Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường

24

3.2

Đồ thị quan hệ giữa quãng đường phanh với vận tốc

29

phanh ban đầu v1 và hệ số bám φ

3.3

Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh

30

3.4

Sơ đồ xác định độ lệch của ô tô khi phanh

32

3.5

Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường xuống dốc

34

3.6

Sự phân chia lực phanh trên các cầu theo gia tốc phanh

41

đơn vị

3.7

Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh làm ô tô bị quay đi

43

một góc

4.1 Mô hình tính toán xe ô tô chở gỗ thực hiện quá trình

47

phanh khi trên đường xuống dốc

50

4.2

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,7

51

4.3

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,75

- ix -

Tên hình

Trang

Số hiệu hình

4.4

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,783

52

4.5

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,35

53

4.6

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,45; f = 0,039

56

4.7

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,40; f = 0,039

57

4.8

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,32; f = 0,095

58

4.9

Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,27; f = 0,095

59

4.10 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường nhựa α = 100

61

4.11 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường nhựa α = 160

62

4.12 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường nhựa α = 270

63

4.13 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất khô α = 100

65

4.14 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất khô α = 160

66

4.15 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất khô α = 270

67

4.16 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất ướt α = 50

68

4.17 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất ướt α = 100

69

4.18 Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất ướt α = 150

70

73

4.19 Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 30 km/h, đối với

đường nhựa

74

4.20 Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 40 km/h, đối với

đường nhựa

75

4.21 Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 60 km/h, đối với

đường nhựa

77

4.22 Ảnh hưởng vận tốc ban đầu V0 = 25 km/h, đường đất

khô

78

4.23 Ảnh hưởng vận tốc ban đầu V0 = 35 km/h, đường đất

khô

79

4.24 Ảnh hưởng vận tốc ban đầu V0 = 60 km/h, đường đất

khô

- x -

Tên hình

Trang

Số hiệu hình

80

4.25 Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 15 km/h, đường đất

ướt

81

4.26 Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 20 km/h, đường đất

ướt

82

4.27 Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 45 km/h, đường đất

ướt

84

4.28 Ảnh hưởng tải trọng ban đầu m0 = 3195 kG

85

4.29 Ảnh hưởng tải trọng ban đầu m0 = 5195 kG

86

4.30 Ảnh hưởng tải trọng ban đầu m0 = 6695 kG

88

4.31 Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k = 1

89

4.32 Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k = 2

90

4.33 Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k = 3

92

4.34 Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tc1 = 0,3

93

4.35 Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tc1 = 0,2

94

4.36 Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tc1 = 0

4.37 Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng

96

chuyển động

4.38 Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển

97

động

4.39 Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển

98

động

- 1 -

ĐẶT VẤN ĐỀ

Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác, đó là sự di chuyển

gỗ từ kho gỗ trong rừng về nhà máy sản xuất hoặc vận chuyển gỗ thành phẩm từ nơi

sản xuất, xuất khẩu đến nơi sử dụng. Đây là một khâu công việc hết sức nặng nhọc

và chi phí nhiều chi phí lao động nên việc áp dụng cơ giới hóa khâu công việc này

là hết sức cần thiết.

Trước đây, việc khai thác gỗ được tiến hành chủ yếu tại rừng tự nhiên, gỗ có

đường kính lớn, trọng lượng riêng cao nên các thiết bị vận chuyển là những ô tô

chuyên dùng được nhập từ nước ngoài như ô tô Praga, Zil 157, Volvo ... Ngày nay,

với chủ trương của Chính phủ về việc đóng cửa khai thác rừng tự nhiên nên khai

thác rừng chủ yếu diễn ra ở rừng trồng, gỗ có kích thước nhỏ, trọng lượng riêng

thấp và đặc biệt là có đường dân sinh tới khu rừng này. Do vậy, các chủ rừng hiện

nay sử dụng chủ yếu là các xe vận tải sản xuất ở trong nước để vận chuyển gỗ.

Hiện nay ở nước ta có nhiều tập đoàn, công ty đã chế tạo và lắp ráp xe vận tải

như Vinasuki, Thaco Trường Hải…, với những sản phẩm hết sức đa dạng và phong

phú. Hàng năm các tập đoàn này đã sản xuất hàng ngàn đầu xe với trọng tải xe từ

hạng nhẹ, trung bình, nặng và rất nặng.

Khi vận t ải gỗ có thể sử dụng rất nhiều loại xe tải khác nhau, trong đó

nhiều nơi đã sử dụng xe Thaco HD72 với tải trọng 3,5 tấn. Đây là loại xe phổ

biến mà các lâm trường, công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh gỗ rừng trồng

đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ do giá cả phù hợp với túi

tiền người Việt nam (khoảng 620.000.000 VNĐ /1chiếc). Do vậy, việc nghiên cứu

động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận

chuyển gỗ là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách ở nước ta hiện nay.

Từ những vấn đề đã nêu ở trên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu động lực học

quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển

gỗ”.

- 2 -

* Ý nghĩa khoa học của đề tài:

Xây dựng mô hình phanh của xe ô tô tải THACO HD72 khi vận chuyển gỗ

làm cơ sở cho việc tính toán và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực học quá

trình phanh khi xe chuyển động. Kết quả nghiên cứu đạt được là cơ sở khoa học cho

việc đưa ra các chỉ dẫn và chọn chế độ sử dụng xe hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả

và độ an toàn cho xe khi chuyển động.

* Ý nghĩa thực tiễn của đề tài:

Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để đưa ra các chỉ dẫn, chú ý trong quá

trình sử dụng xe ô tô tải THACO HD72 vận chuyển gỗ nhằm khai thác xe hiệu quả

và an toàn khi vận chuyển gỗ.

- 3 -

Chương 1

TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

1.1. Thực trạng cơ giới hóa trong khâu vận chuyển gỗ

Việt Nam là nước có ngành lâm nghiệp năng động, nhất là trong lĩnh vực sản

xuất, chế biến gỗ và các sản phẩm từ gỗ. Đây là lĩnh vực rất quan trọng đối với nền

kinh tế Việt Nam và động lực thúc đẩy phát triển kinh tế, đặc biệt là đối với các

vùng nông thôn, vùng cao đồi núi trung du. Theo thống kê của Bộ NN&PTNN năm

2012, tổng kim ngạch chế biến gỗ của Việt Nam ước tính đạt 4,0 tỷ đô la Mỹ. Nhìn

chung, công nghiệp chế biến và xuất khẩu gỗ đạt tỷ lệ tăng trưởng bình quân

16%/năm trong giai đoạn 2007-2012. Gần đây, Việt Nam đã trở thành nhà xuất

khẩu ván dăm số một thế giới với tổng khối lượng lên đến 5,8 triệu tấn (trọng lượng

khô) vào năm 2012, là quốc gia đứng thứ hai về xuất khẩu đồ gỗ ở khu vực Đông

Nam Á và đứng thứ sáu thế giới về lĩnh vực này. Khoảng 55% sản phẩm gỗ của

Việt Nam được xuất đi thị trường Hoa Kỳ, Châu Âu và Châu Úc. Ở Việt Nam theo

quản lý rừng thống kê gồm có rừng đặc dụng, rừng phòng hộ và rừng sản xuất với

diện tích như sau:

- Rừng đặc dụng: có 2,0 triệu ha, được quản

lý bởi các khu bảo tồn.

- Rừng phòng hộ: có 4,6 triệu ha, được duy

trì vì mục tiêu bảo vệ các khu vực đầu nguồn,

bảo vệ đất và môi trường.

- Rừng sản xuất: có gần 6,8 triệu ha trong

đó, 4,3 triệu ha là rừng tự nhiên sản xuất còn

2,4 triệu ha là rừng trồng sản xuất. Mục đích

của các khu rừng sản xuất là cung cấp nguyên

liệu để sản xuất gỗ và các sản phẩm bằng gỗ.

Hình 1 thể hiện tỷ trọng 3 loại rừng được quản

lý ở Việt Nam.[2],[18].

- 4 -

Trong tổng số 6,8 triệu ha

rừng sản xuất ở việt Nam, ước

tính đến tháng 3 năm 2012, chỉ

có 30.000 ha (0,4%) là rừng đã

có chứng nhận quản lý rừng

bền vững. Theo Chiến lược

Phát triển Lâm nghiệp Việt

Nam, diện tích rừng sản xuất

đáp ứng yêu cầu về chứng chỉ

quản lý rừng bền vững phấn

đấu đạt chỉ tiêu 30% tổng diện

tích, tương đương 1,8 triệu ha.

Theo (hình 2) minh họa 3 thị

trường xuất khẩu gỗ chính của

Việt Nam trong 9 tháng đầu

năm 2012, gồm Hoa Kỳ

(38%), Trung Quốc (16%) và

Nhật Bản (15%).

Xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ vào thị trường Hoa Kỳ chiếm vị trí thứ 3

trong số các ngành có kim ngạch xuất khẩu song phương lớn nhất giữa Việt Nam và

Hoa Kỳ với giá trị lên đến 1,8 tỷ đô la Mỹ trong năm 2012, tăng 24,7% so với năm

2011. Việt Nam được kỳ vọng sẽ trở thành nước xuất khẩu gỗ và sản phẩm từ gỗ

lớn nhất trong số các quốc gia Đông Nam Á vào năm 2013 với kim ngạch xuất khẩu

ước tính đạt 5,5 tỷ đô la Mỹ vào cuối năm 2013. [2],[18].

Chính vì vậy khâu vận chuyển gỗ hiện tại ở Việt nam ta là rất cần thiết cho sự

phát triển chung của đất nước trong thời kỳ đổi mới kinh tế. Sau nhiều năm đổi mới

ngành lâm nghiệp nước ta đã đạt được nhiều thành tựu đáng kể. Tuy nhiên vẫn còn

những vấn đề khó khăn trong vận chuyển gỗ. Để giải quyết những khó khăn bức

xúc đó, yêu cầu cấp bách đó là phải tiến hành công nghiệp hóa, hiện đại hóa lâm

- 5 -

nghiệp, làm biến đổi nhanh chóng nền sản xuất từ lao động thủ công sang cơ khí

hóa, có hiệu quả, tăng năng xuất, giảm thời gian lao động và đưa nhanh sản phẩm

đến tay người tiêu dùng.

Để cơ giới hóa sản xuất vận chuyển gỗ, trước hết cần tập trung đẩy mạnh công

nghiệp hóa, nhằm phá vỡ trạng thái trì trệ thúc đẩy sự dịch chuyển kinh tế công

nghiệp và dịch vụ, tạo sự phát triển cho toàn xã hội.

Việc đưa xe - máy vào sản xuất lâm nghiệp ở nước ta, hầu như chưa đáp ứng

được nhu cầu, vì 70% khối lượng công việc được làm bằng thủ công chỉ có 30%

khối lượng công việc là được cơ giới hóa. Từ đó, dẫn đến năng suất, chất lượng và

hiệu quả kinh tế trong sản xuất lâm nghiệp còn thấp.

Có thể nói địa hình đường ở Việt Nam khá phức tạp, có độ dốc lớn. Hơn thế

nữa, sản xuất lâm nghiệp thường tập trung ở vùng sâu, vùng xa nên khó khăn trong

việc vận chuyển cơ giới hóa vào sản xuất. Các chính sách đầu tư của nhà nước cho

ngành lâm nghiệp có, nhưng còn hạn chế nên các đơn vị lâm nghiệp và người dân

gặp khó khăn trong việc mua xe, thiết bị để áp dụng vào sản xuất. Các nghiên cứu

cải tiến để tạo ra các thiết bị phù hợp với địa hình, điều kiện đường Việt nam còn rất

ít, chưa được quan tâm đúng mức.

Trong sản xuất lâm nghiệp, khâu vận chuyển gồm có hai công đoạn sau: Vận

chuyển từ nơi khai thác đến các kho chứa, nhà máy hoặc các bãi tập kết và vận

chuyển từ các kho chứa sản phẩm của nhà máy đến nơi tiêu thụ. Vậy việc vận

chuyển các nguyên liệu gỗ và các sản phẩm từ gỗ đến nơi tiêu thụ cũng gặp nhiều

khó khăn vì các tuyến đường dùng cho ôtô, vận chuyển gỗ và các lâm sản khác nằm

rải rác trên các khu vực khai thác rộng lớn hoặc các con đường quốc lộ hay tỉnh lộ.

Với hình thức vận chuyển lâm sản tới nơi sản xuất hoặc tiêu thụ bằng đường bộ có

ưu thế hơn vận chuyển bằng đường sắt và đường thủy.

Những năm gần đây, vận chuyển bằng đường bộ (chủ yếu bằng ô tô) chiếm

vai trò quan trọng trong nền kinh tế nói chung và ngành lâm nghiệp Việt Nam nói

riêng. Chính vì vậy để có các sản phẩm từ gỗ chúng ta phải vào rừng khai thái gỗ và

thu gom lại, bốc xếp lên xe ô tô vận chuyển về kho bãi nhà máy và chế biến thành

- 6 -

sản phẩm. Khai thác gỗ là một công đoạn trong quá trình sản xuất lâm nghiệp.

Chúng ta sử dụng các công cụ thủ công hoặc máy móc để chặt hạ. Đường rừng

thường là các vùng đồi núi, sử dụng đường dân sinh, địa hình hiểm trở nên việc khai

thác vận chuyển cũng gặp rất nhiều khó khăn và không đảm bảo an toàn trong quá

trình khai thác, đặc biệt là các khu rừng tự nhiên. Trong các khâu của quá trình khai

thác, vận chuyển và vận xuất là một khâu quan trọng, nó ảnh hưởng rất lớn đến

năng suất, giá thành và chi phí khai thác gỗ.

Hiện nay do sự chỉ đạo của Nhà nước phát triển cơ chế kinh tế nhiều thành

phần, nên thực hiện việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông dân sử dụng lâu dài

trên các địa bàn trung du miền núi. Các hộ nông dân, doanh nghiệp tư nhân sản xuất

nông - lâm nghiệp xuất hiện và phát triển mạnh mẽ, đặc biệt là công tác vận chuyển.

Nhiều doanh nghiệp tư nhân, hộ gia đình, các chủ trang trại đã mua xe ô tô tải với

mục đích để tự vận chuyển gỗ khai thác, gỗ thành phẩm đến nơi sản xuất và tiêu thụ

sản phẩm, chủ động về thời gian và hạ giá thành sản phẩm đến tay người tiêu dùng.

Để thực hiện những công việc trên các doang nghiệp và hộ gia đình đã mua và sử

dụng các loại xe ô tô được sản xuất trong nước có giá thành phù hợp với nhu cầu và

điều kiện tài chính của các hộ gia đình. Chủ yếu là các loại ô tô tải trung bình từ 3,5

tấn đến 5,0 tấn để khai thác gỗ và phù hợp với điều khiện đường của Việt Nam.

Công việc khai thác lâm sản đối với các nước có nền công nghiệp phát triển

thì sự quy hoạch phát triển rừng nguyên sinh và rừng trồng để khai thác rất tốt, nên

người ta dùng những phương thức khai thác, vận chuyển và vận xuất hiện đại hơn

hay dùng các loại máy móc có nhiều tính năng hơn, năng suất cao hơn…, các loại ô

tô tải lớn, máy chuyên dùng tốt hơn… Tuy nhiên, chúng có giá thành cao, vốn đầu

tư lớn. Nếu muốn thực hiện thì chỉ phù hợp với những công ty hoặc tập đoàn lâm

nghiệp quy mô lớn và thích ứng với các khu khai thác gỗ và lâm sản tập trung có

khối lượng lớn. Những năm trước đây, nước ta đã nhập từ nước ngoài một số loại

xe ô tô tải và xe chuyên dùng sử dụng vào việc vận chuyển lâm sản như: LKT 80 do

Tiệp Khắc sản xuất; CAT - Mỹ; VOLVO – Thụy Điển; KOMATSU - Nhật Bản....

- 7 -

Còn đối với Việt nam, do xuất phát là một nước có nền kinh tế chủ yếu phụ

thuộc vào nông nghiệp, vừa thoát khỏi chiến tranh, nền công nghiệp luyện kim và

chế tạo máy phát triển chậm, ít vốn đầu tư nên chưa thể chế tạo được tất cả tổng

thành các loại ô tô và máy chuyên dùng, mà chỉ chế tạo được một số chi tiết, bộ

phận đơn giản của xe như khung sắt xi, vỏ xe … và chủ yếu là lắp ráp xe với các

linh kiện nhập khẩu. Nhưng cũng một phần hạ được giá thành của xe ô tô trong

nước so với xe nhập khẩu chịu thuế…,tại thị trường Việt Nam.

Các hãng sản xuất và lắp ráp xe trong nước như công ty THACO Trường Hải,

công ty cổ phần ô tô Xuân Kiên VINAXUKI, thì xe ô tô tải tầm trung đáp ứng được

nhu cầu vận chuyển khi khai thác, vận chuyển gỗ cùng với điều kiện kinh tế của các

doanh nghiệp tư nhân, hộ gia đình của Việt Nam hiện nay.

1.2. Tình hình nghiên cứu về động lực phanh ô tô

1.2.1. Tình hình nghiên cứu trong nước

Việt Nam là nước đi lên từ nền nông lâm nghiệp lạc hậu và trải qua hai cuộc

chiến tranh chống Pháp – Mỹ. Sau năm 1975 giải phóng thống nhất đất nước, với

phương châm của Nhà nước đẩy mạnh Công nghiệp hóa – Hiện đại hóa đất nước.

Nhưng giai đoạn này máy móc cơ giới hóa chủ yếu tập trung vào sản xuất nông

nghiệp. Nên trình độ khoa học kỹ thuật của ta còn hạn chế và nền kinh tế chậm

phát triển.

Năm 1988 với chủ trương của Đảng đưa ra thực hiện khoán 10 và những

việc cần làm ngay của Cố Tổng bí thư Nguyễn Văn Linh, đã làm cho nền kinh tế

nước ta bắt đầu có những bước phát triển vượt bậc, tự do đa phương hóa, đa dạng

hóa nền kinh tế, nhà nước và tư nhân cùng phát triển.

Trong những năm gần đây với sự hội nhập sâu rộng với các nước trên thế

giới như WTO, TPP, nên kinh tế nông – lâm – công nghiệp và thủy sản …, đều

phát triển mạnh mẽ, song song với nó, hạ tầng giao thông đường bộ được đầu tư

và làm mới triệt để, nhằm phục vụ việc vận chuyển hàng hóa phát triển kinh tế

đất nước.…

Trong quá trình phát triển kinh tế đất nước, ngành công nhiệp chế tạo, sản

- 8 -

xuất lắp ráp xe ô tô được nhà nước ưu tiên phát triển với nhiều ưu đãi về thuế và

mặt bằng xây dựng nhằm kích thích ngành công nghiệp ô tô sản xuất trong nước.

Với mong muốn ngày càng hoàn thiện hơn và theo kịp khoa học thế giới. Bộ khoa

học công nghệ Việt Nam từ lâu đã đầu tư vào nghiên cứu khoa học trong mọi đề

tài và mọi lĩnh vực xã hội. Trong đó có nhiều đề tài về chuyên ngành động lực ô

tô, do yêu cầu về sự an toàn cho xe và người khi tham gia giao thông nên vấn đề

động lực quá trình phanh của ô tô cũng được ít nhiều sự quan tâm nghiên cứu của

khoa học trong nước.

Qua tổng quan nghiên cứu vấn đề thấy rằng các đề tài về việc nghiên cứu

động lực học quá trình phanh ô tô từ trước đến nay, đều khẳng định vai trò của hệ

thống phanh ô tô trong khi vận tải hàng hóa là rất quan trọng. Vì vận tải đường bộ

có nhiều ưu điểm như giá thành vận chuyển, chủ động được các kênh phân phối

hàng hóa, không bị phụ thuộc hay tác động nhiều do điều kiện thiên nhiên và xã

hội… Nên ô tô ngày càng được nhiều người sở hữu và sử dụng trong phát triển

kinh tế xã hội, cũng như nghiên cứu, cải tiến các loại xe ô tô để ngày một tốt hơn,

an toàn hơn, thỏa mãn hơn với nhu cầu phục vụ xã hội…

Trong nhiều đề tài nghiên cứu về ô tô ở cấp nhà nước, các trường Đại học

nói chung và các đề tài nghiên cứu hệ thống phanh của ô tô nói riêng đã có những

đề tài sau:

Đề tài nghiên cứu cấp Học viện của TS. Nguyễn Sĩ Đỉnh – Trường Đại học

kỹ thuật Lê Quý Đôn: “Cải tiến hệ thống phanh khí nén một dòng thành hai dòng

có bộ điều hòa lực phanh”[8], nghiệm thu 11/03/2009 và đề tài: “Cải tiến hệ

thống phanh dẫn động bằng thủy lực trên ô tô quân sự”, nghiệm thu ngày

20/06/2010.[9].

Hai đề tài trên đã ứng dụng, cải tiến trong hệ thống phanh trên các xe quân

sự, đảm bảo sự an toàn, tốt hơn khi phanh trên mọi điều kiện mặt đường … Ưu

điểm hiệu quả phanh tối ưu, ổn định lái trong quá trình phanh, giá thành rẻ, dễ

sửa chữa và bảo dưỡng…

Vũ Duy Khiêm, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội đã hoàn thành đề

- 9 -

tài Thạc sĩ: “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh trên xe ô tô có trang bị hệ

thống phanh ABS” [12], Đề tài nghiên cứu trên xe ô tô khách hiệu INNOVA, đã

đánh giá được sự tối ưu, đảm bảo an toàn động lực học quá trình phanh của hệ

thống phanh ABS được trang bị trên xe ô tô khi tham gia giao thông trên đường.

Khẳng định sự tin cậy được tính toán trên lý thuyết của mô hình toán trong vấn đề

nghiên cứu động lực học quá trình phanh ABS.

Phan Đắc Yến, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, với luận văn thạc sĩ

kỹ thuật về: “Nghiên cứu mô hình động lực học quá trình phanh của liên hợp máy

vận chuyển trên đường đồi dốc” [21]. Tác giả đã xây dựng được mô hình toán

học, khảo sát động lực học phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi

dốc, đưa ra một số phương pháp đánh giá hiệu quả phanh, sử lý số liệu bằng ngôn

ngữ Pascal cho phép khảo sát nhiều phương án khác nhau… Giúp người vận hành

xác định được các thông số ảnh hưởng đến quá trình phanh của liên hợp máy,

nhằm hạn chế đến mức thấp nhất tai nạn đáng tiếc có thể xảy ra trong khi tham

gia giao thông của ô tô, máy kéo….

Nguyễn tài Cường, Trường Đại học Nông nghiệp I - Hà Nội, đã bảo vệ

thành công luận văn thạc sĩ kỹ thuật về: “Nghiên cứu động lực học quá trình

phanh liên hợp máy kéo SHIBAURA-3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng” [7].

Kết quả đánh giá được hiệu quả phanh của máy kéo qua mô hình và công thức

toán với ứng dụng phần mềm Matlab biểu diễn bằng đồ thị, đảm bảo độ chính

xác, tin cậy và nhanh chóng khi phanh. Giúp người vận hành máy, sử lý quá trình

phanh máy một cách hợp lý và tốt nhất.

Trần Đình Việt, Trường Đại học Sư phạm kỹ thuật Thủ Đức, năm 2014 thực

hiện thành công đề tài: “Động lực học phanh thủy khí–thiết kế cơ cấu an toàn cho

hệ thống phanh thủy khí trên xe Huyndai” [16]. Đảm bảo cho xe chạy an toàn với

mọi điều kiện mặt đường … hỗ trợ người lái xe yên tâm khi tham gia giao thông.

Lê Đức Trung, Trường Đại học Giao thông vận tải. Nghiên cứu thành công

đề tài: “Nghiên cứu khảo sát chuyển động của ô tô trong quá trình phanh” [17],

phân tích được một số sai lệch hướng chuyển động khi phanh. Đưa ra các khuyến

- 10 -

cáo cho người lái xe cần giữ thẳng tay lái trong quá trình phanh xe ô tô, để đảm

bảo an toàn khi tham gia giao thông.

Nguyễn Văn Bình, Trường Đại học Giao thông vận tải, với đề tài “Khảo sát

ảnh hưởng của một số thông số đến hiệu quả phanh của ô tô khách sản xuất lắp

ráp tại Việt nam” [3], đã đưa ra một số thông số ảnh hưởng như tọa độ trọng tâm

xe, trọng lượng xe, hệ số bám lốp xe và điều kiện mặt đường …, khuyến cáo

người lái xe cần giảm vận tốc khi phanh để đảm bảo an toàn khi chạy xe trên các

điều kiện mặt đường ở Việt nam.

Vũ Trí Luân, Trường Đại học Giao thông vận tải. Hoàn thành đề tài:

“Nghiên cứu phương pháp tính quãng đường phanh của ô tô tải có kể đến thời

gian chậm tác dụng của hệ thống” [13]. Đưa ra khuyến cáo người lái xe cần đưa

ra quyết định phanh xe ô tô sớm hơn, khi dự đoán thấy tình huống nguy hiểm có

thể xảy ra, nhằm đảm bảo an toàn trong suốt quá trình tham gia giao thông trên

đường…

Với sự phát triển kinh tế Việt Nam như hiện nay, nền công nghiệp lắp ráp

sản xuất ô tô đang phát triển mạnh mẽ, đa dạng về mẫu mã với các dòng xe như:

xe khách 4 chỗ, 7 chỗ … và xe tải từ: 750 kg đến 5 tấn, 10 tấn, 15tấn…, nên việc

nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải sản xuất tại Việt Nam là rất cần

thiết với nhu cầu xã hội hiện nay.

1.2.2. Tình hình nghiên cứu ngoài nước

Trên thế giới nền công nghiệp luyện kim chế tạo cơ khí được phát triển rất

sớm. Từ những năm cuối thế kỷ XVIII đầu thế kỷ XIX, các nước Châu Âu và

Châu Mỹ đã có nền khoa học phát triển vượt bậc, sản xuất ra các loại máy móc cơ

khí…, giúp con người giảm sức lao động nặng nhọc, làm tăng năng suất và hiệu

quả lao động…

Trong ngành chế tạo máy, lịch sử phát triển bắt đầu từ những chiếc máy hơi

nước (động cơ đốt ngoài), đây là một thành tựu vĩ đại của loài người, vì nó mở

đường cho kỷ nguyên máy móc và ngành cơ khí. Nhưng do kích thước quá lớn,

công kềnh, chỉ phù hợp cho tàu hỏa, tầu thủy… và những công việc tĩnh tại không

- 11 -

giới hạn về kích thước máy. Để khắc phục những nhược điểm của máy hơi nước,

các nhà khoa học thế giới đã nghiên cứu phát minh ra loại động cơ đốt trong. Năm

1860 động cơ đốt trong đầu tiên ra đời do ông Lenoir là một người hầu bàn và là

một kỹ sư nghiệp dư ở Paris chế tạo (động cơ khí đốt), có hiệu suất ne = 2 - 3%.

Năm 1886 hãng Daimelr – Maybach cho xuất xưởng động cơ xăng đầu tiên có công

suất ne = 0,25 mã lực và tốc độ vòng quay là 600v/ph. Năm 1879 động cơ Diesel

đầu tiên ra đời có hiệu suất khá cao ne = 26%. Đến ngày nay động cơ đốt trong được

cải tiến rất nhiều nên có kích thước nhỏ gọn mà công suất lại lớn hơn gấp nhiều lần.

Ngoài động cơ đốt trong còn có loại động cơ sử dụng điện năng, đó là động cơ điện.

Các loại động cơ được kết hợp lắp ráp trên các khung xe và máy công tác, giúp con

người vận chuyển sản phẩm hàng hóa với khối lượng lớn, thay dần sức lao động,

tăng năng suất, phát triển kinh tế toàn cầu.

Các loại xe, máy công tác cũng dần phát triển theo nguồn động lực đó như là:

máy chuyên dùng khai thác khoáng sản, lâm sản…, vận chuyển hàng hóa bằng xe ô

tô tải từ nhỏ đến lớn theo nhu cầu công việc vận tải. Với nhu cầu vận chuyển ngày

càng cao và sự an toàn cho xe khi tham gia giao thông, nên các nhà kỹ sư khoa học

chuyên ngành của các nước như: Mỹ, Đức, Anh, Nhật Bản, Hàn Quốc…, không

ngừng nghiên cứu, cải tiến các hệ thống trên xe ô tô, tất cả đều chú trọng đến an

toàn và tiện nghi,… của xe, đặc biệt là cải tiến hệ thống phanh trên xe ô tô ngày

càng hiện đại, nhằm đảm bảo an toàn cho người và xe khi tham gia giao thông, gồm

các nghiên cứu sau:

Fieldhouse J.D., Newcomb TP.“The application of holographic interferometry

to the study of disc brake noise”. SAE930805, [26]. Nghiên cứu các ứng dụng của

giao thoa ba chiều để nghiên cứu về tiếng ồn phanh đĩa. Trình bày một mô hình của

một hệ thống phanh đĩa, tìm ra nguyên nhân cơ bản gây ra tiếng kêu ở rotor phanh,

tấm đệm lót, piston phanh, caliper và giảm xóc…, đưa ra biện pháp để khắc phục

loại bỏ nó.

R. Limpert, "Brake design and safety", Published by: Society of Automotive

Engineering, Inc., [41]. Nghiên cứu thiết kế và an toàn phanh, cho rằng ma sát khô

- 12 -

giữa bố và đĩa là nguyên nhân của sự mất an toàn trong hệ thống phanh đĩa, vì sự

thay đổi của hệ số ma sát với vận tốc tương đối là đủ để gây ra trượt phanh do các

biến thể của hệ số ma sát, tải ứng dụng, nhiệt độ...và đề tài được đề xuất với các lựa

chọn cần thiết về các vật liệu ma sát để đạt được quá trình phanh an toàn theo mong

muốn.

Engel, H.G., Bachman, Th., Eichhorn, U., and Saame, Ch., "Dynamical

Behaviour of Brake-Disc Geometry as cause of Brake Judder", Proceedings, EAEC

4th International Conference on Vehicle and Traffic System Technology, Vol 1, pp.

465-481, Strasbourg, France,[23]. Nghiên cứu về động lực học của phanh đĩa và

nguyên nhân gây ra rung khi phanh. Các nghiên cứu về quá trình rung động khi

phanh có thể được giải thích như là một động lực khuếch đại mô-men xoắn phanh

và thay đổi áp suất khi đi qua, hoặc đến gần tốc độ quan trọng của một chiếc xe.

Một số mô hình trước đây của các tác giả dự đoán biên độ của dao động thay đổi

theo thời gian, và cũng là giá trị tuyệt đối để cung cấp lực phanh đủ cao. Tuy nhiên,

trong các phép đo trội từ các giá trị dự đoán được tìm thấy cho áp lực giảm trên

phanh thấp. Một số giả thuyết độ lệch là do, trong nghiên cứu lý thuyết bỏ qua

những hiệu ứng tiếp xúc mặt đất, lực cản lăn, kéo khí động học và động cơ phanh.

Trong các đề tài nghiên cứu, những hiệu ứng này được đưa vào mô hình và mức độ

rung động được giảm và các nghiên cứu như là:

Haigh, M.J, Smales, H., and Abe, M., "Vehicle Judder under Dynamic

Braking caused by Disc Thickness Variation," Braking of Road Vehicles, pp. 247-

258. London. I.Mech.E. paper C444/022/93,[28]. Nghiên cứu quãng đường phanh

của xe, dưới tác động cơ cấu phanh gây ra rung xe bởi biến thể chiều dày đĩa phanh.

Inoue, H., "Analysis of Brake Judder caused by Thermal Deformation of

Brake Disc Rotors", Proceedings, 21th FISITA Congress, Belgrade, pp. 213-219,

paper 865131,[30]. Với nghiên cứu phân tích trạng thái phanh bị rung, gây ra bởi

biến dạng nhiệt độ của phanh đĩa Rotor.

- 13 -

Jacobsson, H., "Wheel Suspension related Disc Brake Judder", Proc, ASME

Design Engineering Technical Conferences, Sacramento, California,[31]. Nghiên

cứu hệ thống phanh đĩa liên quan đến hệ thống treo bánh xe.

Kao, T. K., Richmond, J. W, and Douarre, A., "Thermo-Mechanical Instability

in Braking and Brake Disc Thermal Judder; an Experimental and Finite Element

Study", Proceedings, The 2nd International Seminar on Automotive Braking,

Recent Developments and Future Trends, IMechE, Leeds, UK,[32]. Với nghiên

cứu thực nghiệm các phần tử hữu hạn không ổn định nhiệt trong cơ cấu phanh và

phanh đĩa nhiệt rung, tại Hội thảo quốc tế lần thứ 2 về phanh ô tô – Vương quốc

Anh, 1998.

Kim, M-G, Jeong, H-I, and Yoo, W-S, "Sensitivity Analysis of Chassis System

to Improve Shimmy and Brake Judder Vibration on Steering Wheel.", SAE Special

Publications, no. 1136, pp 59-70,[33]. Phân tích độ nhạy của hệ thống khung gầm

để cải thiện hệ thống lái và phanh bánh xe ô tô.

Millner, N., "An Analysis Of Disc Brake Squeal". SAE Paper No. 780332,[39].

Phân tích nguyên nhân gây ra tiếng kêu của đĩa phanh.

Lang, A.M., Schafer, D.R., Newcomb, T.P., Brooks, P.C., "Brake Squeal - The

Influence Of Rotor Geometry". IMechE Paper No. C444/016,[35]. Đưa ra được ảnh

hưởng của hình dáng hình học đĩa phanh gây ra tiếng kêu khi phanh ô tô.

Matsushima, T., Nishiwaki, M., Masumo, H., Ito, S., "FEM Analysis Of Low

Frequency Disc Brake Squeal (In Case Of Opposed Type Caliper)". SAE Paper No.

973020,[38]. Sử dụng FEM phân tích tần số phát ra tiếng kêu thấp nhất khi phanh.

Felske, A., Hoppe, G., Matthai, H., "Oscillations In Squealing Disk Brakes -

Analysis Of Vibration Modes By Holographic Interferometry". SAE Paper No.

780333,[25]. Sử dụng phương pháp tính Holographic giao thoa tìm ra tiếng kêu khi

phanh xe, các kết quả được sử dụng trong thí nghiệm tốc độ cao ESPI (Electronic

mẫu giao thoa) và áp suất âm thanh đo được. Sự kết hợp của hai kỹ thuật này đã cho

phép một mô hình toán học, để được công nhận và đồng ý với điều đó. Mô hình

toán học đòi hỏi 2 chế độ của cùng một thứ tự để có ứng dụng trên đĩa phanh,

- 14 -

nhưng với biên độ khác nhau về không gian hoặc thời gian... kết quả lĩnh vực âm

thanh và tỷ lệ xoay tua ESPI được trình bày cùng với các kết quả dự báo từ mô hình

toán học, đã giúp đỡ để các tác giả chứng minh tại sao tiếng kêu của cơ cấu phanh

là có vấn đề.

Lang A.M. "An Investigation into Heavy Vehicle Drum Brake Squeal" PhD

Thesis,[36], Loughborough University of Technology. Luận án tiến sĩ nghiên cứu

nguyên nhân phát ra tiếng kêu của phanh tang trống.

Fieldhouse J.D. "An Analysis of Disc Brake Noise using Holographic

Interferometry". PhD Thesis, Huddersfield University,[26]. Phân tích về giảm tiếng

ồn đĩa phanh bằng Holographic giao thoa, tại trường Đại học Huddersfield.

Fieldhouse J.D. and Newcomb T.P. "Optical Sensors for Automotive

Applications", Huddersfield University,[27]. Nghiên cứu về cảm biến quang học

cho các ứng dụng công nghệ ô tô.

Limpert, R.. "Cooling Analysis of Disc Brake Rotors," SAE Paper No.

751014, Society of AUlomotive Engineers, Warrendale. Pa.,[37]. Với nghiên cứu

phân tích làm mát của đĩa phanh Rotor, năm 1975.

Klein, H.C. and Strien. H., "HydraulicaJly Boosted Brakes An lmportant Part

ofCentraJ Hydraulic Systems," SAE Paper No. 750867, Society of Automotive

Engineers, Warrendale, Pa.,[34]. Nghiên cứu hệ thống phanh điều khiển thủy lực,

năm 1975.

Murphy,R.,et01.,“Bus. Truck, Tractor-Trailer Braking System PerfolTtlance,”

US Department ofTransportation Cootract,[40]. Nghiên cứu hệ thống phanh xe

buýt, xe tải, máy kéo -Trailer, năm 1972.

Wang Yuexin, "The Research and Production of Flat Slab Automobile Brake

Tester", Master Degree thesis. Harbing, China: Harbin Engineering University,in

Chinese,[42]. Luận án thạc sĩ: Nghiên cứu và sản xuất thiết bị thí nghiệm kiểm tra

phanh ô tô, Trường Đại học Harbin Engineering Trung Quốc. Thiết bị đã được thực

hiện để quan sát hiệu suất phanh xe ô tô. So với các mô phỏng trong Matlab, kết quả

cho thấy các phương pháp thử nghiệm được áp dụng cho các xe có khối lượng khác

- 15 -

nhau và tốc độ khác nhau và các đơn vị trống phanh có thể phản ánh hiệu suất

phanh xe chính xác.

Hideki Murakami, Akira Nagae, "An Experimental study of tire friction

coefficient for braking performance", Journal of SAE,[29]. Một nghiên cứu thực

nghiệm của hệ số ma sát lốp cho hiệu suất phanh. Kết quả cho thấy rất khả thi để

phân tích và tối ưu hóa hiệu suất phanh xe

1.3. Nhận xét

Qua tìm hiểu về các đề tài nghiên cứu trong và ngoài nước, tác giả thấy việc

nghiên cứu về động lực học phanh chủ yếu được nghiên cứu trên xe con và phanh

ABS là chủ yếu. Việc nghiên cứu trên xe tải ở trong nước, thì có nghiên cứu cải

tiến các dòng xe nhập khẩu (như xe Zin 130, Zin 157, URAL 4320…, nhưng rất

hạn chế và chưa có nghiên cứu nào về xe tải được sản xuất ở Việt nam khi vận

chuyển gỗ. Với sự tăng trưởng kinh tế và nhu cầu sử dụng nhiều xe tải tại thị

trường Việt nam (Công ty THACO Trường Hải năm 2015 đạt số lượng bán ra

80.421 xe trong đó xe tải chiếm gần 60% trong tổng số lượng xe đã bán). Chính

vì vậy với đề xuất biện pháp xây dựng, tính toán và khảo sát những yếu tố ảnh

hưởng đến động lực học quá trình phanh của ô tô tải sản xuất tại Việt Nam. Đặc

biệt là dòng xe tải 3,5 tấn Thaco HD72 được sản xuất tại Việt nam, đang được

người dân mua và sử dụng nhiều khi vận chuyển hàng hóa. Nên nghiên cứu động

lực học quá trình phanh xe ô tô, nhằm đánh giá chất lượng phanh khi vận chuyển

gỗ đang là rất cần thiết với nhu cầu đảm bảo an toàn cho người sử dụng xe tải ở

nước ta hiện nay.

- 16 -

Chương 2

MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI VÀ

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Mu ̣c tiêu nghiên cứ u

Xây dựng mô hình tính toán và khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến động lực

học quá trình phanh xe ô tô vận tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam để làm

cơ sở khoa học về những chỉ dẫn, chú ý trong quá trình sử dụng cũng như lựa

chọn chế độ khai thác xe hợp lý nhằm nâng cao hiệu quả, độ an toàn chuyển động

của xe khi vận chuyển gỗ rừng trồng.

2.2. Đố i tươ ̣ng, phạm vi nghiên cứu

2.2.1. Đối tượng nghiên cứu

Đối tượng nghiên cứu của đề tài là xe ôtô Thaco HD72 với tải trọng 3,5 tấn

được lắp ráp bởi công ty Thaco Việt nam và hình dáng kích thước bên ngoài của

ô tô (hình 2.1).

Hình 2.1: Kết cấu xe ô tô Thaco HD72

Xe ô tô sử dụng động cơ Diesel 4 máy thẳng hàng dùng turbo tăng áp và làm

mát bằng nước, hệ thống truyền lực một cầu chủ động sau với ly hợp ma sát khô

- 17 -

một đĩa điều khiển bằng dẫn động thủy lực, hộp số cơ khí 5 số tiến, 1 số lùi có

khả năng leo dốc 38,1%, xe chạy với tốc độ tối đa 88km/h. Xe dùng hệ thống treo

phụ thuộc, nhíp lá có giảm chấn thủy lực, đảm bảo tải trọng hàng cho phép, tạo sự

êm dịu cho xe, cùng với hệ thống phanh thủy lực hai dòng có trợ lực chân không

và cơ cấu phanh tang trống giúp an toàn trong quá trình sử dụng vận hành xe, khi

vận chuyển hàng hóa.

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu như nhanh chóng dừng xe trong

bất kì tình huống nào, khi phanh đột ngột xe phải dừng được với quãng đường

phanh ngắn nhất, tức là có gia tốc phanh cực đại, tránh được những tai nạn xảy ra

trên đường tham gia giao thông. Hiệu quả phanh cao kèm theo sự phanh êm dịu để

đảm bảo phanh chuyển động với gia tốc chậm dần đều và giữ ổn định hướng

chuyển động của xe. Lực điều khiển phanh không quá lớn, điều khiển nhẹ nhàng, dễ

dàng cả bằng chân và tay. Chính vì vậy hệ thống phanh cần có độ nhạy cao, hiệu

quả phanh không thay đổi giữa các lần phanh. Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết

của bánh xe trên đường, phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh

hưởng đến nhau. Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các

khu vực làm ảnh hưởng tới sự làm việc của các cơ cấu xung quanh, dễ dàng điều

chỉnh và bảo dưỡng hệ thống phanh.

Bảng 2-1: Các thông số kỹ thuật và trang thiết bị trên xe tải THACO HD72

THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ TT THACO HD72 TRANG THIẾT BỊ

1 KÍCH THƯỚC - ĐẶC TÍNH (DIMENSION)

Kích thước tổng thể mm 6.740 x 2.170 x 2.305 (D x R x C)

mm 4.880 x 2.030 x 390 Kích thước lọt lòng thùng (D x R x C)

Chiều dài cơ sở mm 3.735

Vệt bánh xe trước/sau 1.650/1.495

- 18 -

THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ TT THACO HD72 TRANG THIẾT BỊ

Khoảng sáng gầm xe mm 235

m 7,3 Bán kính vòng quay nhỏ nhất

Khả năng leo dốc % 38,2%

Tốc độ tối đa khi toàn km/h 88 tải ở tay số cao nhất

Dung tích thùng nhiên lít 100 liệu

2 TRỌNG LƯỢNG (WEIGHT)

Trọng lượng bản thân Kg 3.115

Phân bố: Trục I/II Kg 1730/1385

Tải trọng cho phép Kg 3.500

Trọng lượng toàn bộ Kg 6.695

Phân bố trên trục I/II Kg 2350/4345

Số chỗ ngồi Chỗ 03

3 ĐỘNG CƠ (ENGINE)

Kiểu D4DB

Diesel, 4 kỳ, 4 xi-lanh thẳng hàng, Loại động cơ turbo tăng áp, làm mát bằng nước

Dung tích xi lanh cc 3.907

mm 104 x 115 Đường kính x Hành trình pít tông

Ps/rpm 96 kW(130PS)/2900 vòng/phút Công suất cực đại/Tốc độ quay

Mô men xoắn cực đại N.m/rpm 38 kG.m (372N.m)/ 1800 vòng/phút

- 19 -

THÔNG SỐ KỸ THUẬT VÀ THACO HD72 TT TRANG THIẾT BỊ

Tiêu chuẩn khí thải Euro II

4 HỆ THỐNG TRUYỀN ĐỘNG (DRIVE TRAIN)

01 đĩa, ma sát khô, dẫn động thuỷ Ly hợp lực, trợ lực chân không

Số tay Cơ khí, số sàn, 5 số tiến, 1 số lùi

Tỷ số truyền hộp số chính ih1=5,380; ih2=3,208; ih3=1,700; ih4=1,000; ih5=0,722; iR=5,38

Tỷ số truyền cuối 5.428

5 HỆ THỐNG LÁI (STEERING)

Kiểu hệ thống lái Trục vít ecu bi, trợ lực thủy lực

6 HỆ THỐNG TREO (SUSPENSION)

Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy trước lực Hệ thống treo

sau Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực

7 LỐP VÀ MÂM (TIRES AND WHEEL)

Hiệu CASUMINA

Thông số lốp trước/sau 7.50-16(7.50R16)/7.50-16(7.50R16)

8 HỆ THỐNG PHANH (BRAKE)

Hệ thống phanh Thủy lực 2 dòng, trợ lực chân không, cơ cấu phanh loại tang trống

a. Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh

Hệ thống phanh xe ô tô Thaco HD72 có tải trọng hàng 3,5 tấn sử dụng phanh

tang trống dẫn động thủy lực có trợ lực chân không (hình 2.2).

- 20 -

Hình 2.2: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh thủy lực dẫn động hai dòng

1. Bàn đạp phanh. 2. Bộ trợ lực phanh.

3. Xilanh phanh chính. 4. Bình dầu.

5. Xilanh bánh xe. 6. Bộ điều chỉnh.

7. Cơ cấu phanh bánh xe. 8. Đường ống dẫn dầu phanh

Xe sử dụng cơ cấu phanh thủy lực với hai dòng dầu điều khiển, một dòng dầu

dẫn điều khiển phanh hai bánh sau và một dòng điều khiển cho hai bánh trước, cả

bốn bánh đều dùng cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục chung một xi lanh sẽ

đảm bảo cho quá trình phanh của xe đạt yêu cầu sử dụng. Hệ thống phanh dẫn động

hai dòng này hoạt động độc lập nên xi lanh chính có hai ngăn độc lập, do đó khi

một dòng điều khiển bị rò rỉ hay hư hỏng thì dòng còn lại vẫn có tác dụng. Vì vậy

phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế.

b. Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh

Khi người lái xe đạp bàn đạp phanh, tác động cần đẩy đi vào đóng van khí

của bầu trợ lực phanh, làm xuất hiện lực hút chân không do sự chênh lệch áp suất

của khoang trong với khoang ngoài (vì khoang trong là khoang chân không được

nối với đường ống hút của động cơ). Làm cho đĩa màng đi vào ép lò xo hoàn lực lại,

trợ lực cho chân phanh đẩy ty đẩy tác dụng trực tiếp vào pít tông (số 1) của xi lanh

chính. Khi này dầu phanh được nạp đầy từ bình chứa vào trong xi lanh qua đường

nạp và đường bù dầu. Pít tông (số 1) đi vào nhờ sự làm kín của cúp pen với thành xi

- 21 -

lanh chính, tạo ra áp suất dầu trong buồng xi lanh (số 1) theo đường ống dẫn, dầu

được đẩy đến các xi lanh bánh sau, đồng thời pít tông trong (số 2) được đẩy vào nhờ

sức căng của lò xo pít tông (số 1) và ty đẩy, tương tự như pít tông số 1 cũng tạo ra

áp suất dầu trong khoang xi lanh số 2, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh trước của

xe nhờ đường ống dẫn dầu. Lúc này xi lanh của các bánh xe sau - trước nhận được

áp lực dầu phanh từ xi lanh chính dẫn đến, áp suất dầu làm cho hai pít tông của xi

lanh bánh xe đi ra hai phía (vì hai cúp pen trên thân 2 pít tông làm kín dầu áp suất

cao), tác động đẩy vào hai đầu guốc phanh và thắng lực lò xo hồi vị guốc phanh,

đẩy guốc phanh, má phanh đi ra ép chặt vào tang trống. Tất cả lực tác dụng tạo sự

ma sát giữa các má phanh với tang trống làm cho các bánh xe giảm dần tốc độ hoặc

xe dừng lại theo yêu cầu của người lái xe.

Khi người lái xe nhả bàn đạp phanh, áp suất dầu trong các xilanh bánh xe

không còn, các lò xo hồi vị sẽ kéo các guốc phanh đi vào. Đồng thời lò xo hồi vị

của 2 pít tông xi lanh chính đẩy 2 pít tông về vị trí ban đầu, dầu phanh từ các xi lanh

bánh xe hồi về xilanh chính và bình chứa dầu qua cửa bù - cửa nạp của xi lanh

chính. Lúc này lò xo hoàn lực của bầu trợ lực phanh đẩy đĩa màng phanh trở về vị

trí ban đầu, van khí được mở ra cho không khí bên ngoài đi qua đường dẫn vào

buồng chân không đến ống hút của động cơ qua van một chiều, kết thúc quá trình

nhả phanh xe.

2.2.2. Phạm vi nghiên cứu:

Do điều kiện về thời gian nên giới hạn phạm vi nghiên cứu của đề tài là

động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam vận

chuyển gỗ rừng trồng trên địa hình đường dốc dọc, đường nhựa, đường đất khô

và ướt.

2.3. Nội dung nghiên cứu

- Tìm hiểu về các công trình nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe ô tô

trong nước và trên thế giới.

- Tìm hiểu cấu tạo, các thông số kỹ thuật và thực trạng hệ thống phanh xe vận tải

Thaco HD 72.

- 22 -

- Cơ sở lý thuyết của động lực học quá trình phanh xe ô tô.

- Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh xe ô tô tải THACO

HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ.

- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực học quá trình phanh ô tô.

- Thực nghiệm để tìm ra tọa độ trọng tâm, hệ số bám, hệ số cản lăn của xe trên

mặt đường nhựa, đường đất khô và ướt.

2.4. Phương pháp nghiên cứu

* Phương pháp kế thừa tài liệu:

Thống kê và kế thừa các tài liệu đã nghiên cứu có liên quan đến động lực học

quá trình phanh xe ô tô, trong nước và trên thế giới để nghiên cứu về tổng quan của

luận văn.

* Phương pháp nghiên cứu lý thuyết:

Vận dụng những lý thuyết động lực học ô tô máy kéo, các cơ sở khoa học và

thành tựu mới – phanh ô tô. Để xây dựng mô hình, thiết lập hệ phương trình cân

bằng động lực học quá trình phanh ô tô. Mô phỏng và giải hệ phương trình vi phân

động lực học quá trình phanh. Xác định gia tốc chậm dần, thời gian, quãng đường

và lực phanh của ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ.

* Phương pháp số:

Sử dụng phương pháp số để giải bài toán lý thuyết được xây dựng từ mô hình

tính toán độnglực quá trình phanh.

* Ứng dụng công nghệ thông tin:

Ứng dụng phần mềm Matlab để xây dựng chương trình và khảo sát các yếu tố

ảnh hưởng đến động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản xuất tại

Việt Nam khi vận chuyển gỗ từ đó đưa ra các kết luận, chỉ dẫn và giới hạn phạm vi

sử dụng ô tô dùng để vận chuyển gỗ trong những điều kiện làm việc cụ thể nhằm

đạt hiệu quả cao và an toàn.

- 23 -

Chương 3

ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH

Ô TÔ THACO HD72 CHỞ GỖ

3.1. Tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

3.1.1. Lựa chọn mô hình tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

Khi phanh sẽ có những lực tác dụng lên ô tô như: Toàn bộ trọng lượng (G) ô

tô (kể cả gỗ) đặt tại trọng tâm (T) của xe, khi xe chạy sẽ xuất hiện các lực cản lăn

Pf1 và Pf2 ở các bánh xe trước và sau, cùng phản lực thẳng góc tác dụng lên bánh xe

trước và sau Z1 và Z2 . Còn khi thực hiện phanh dừng xe, lúc này phải có lực mô

men phanh tạo ma sát trong cơ cấu phanh bánh xe, tạo ra các lực phanh ở bánh xe

trước và sau Pp1 - Pp2 đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường có chiều

ngược với chiều chuyển động của xe. Ngoài ra còn lực cản không khí Pw sinh ra do

tiết diện mặt cắt ngang của xe tạo ra lực cản khi chuyển động và lực quán tính Pj

của xe khi chạy có gia tốc trên đường.

Khi ô tô vận chuyển gỗ khai thác hay gỗ thành phẩm chạy trên đường bằng và

thực hiện quá trình phanh, ta nhận thấy rằng lực tác dụng phanh được hỗ trợ thêm

lực cản lăn, lực cản gió. Nên quá trình thực hiện phanh sẽ rất hiệu quả, đạt yêu cầu

kỹ thuật của xe, giúp người sử dụng yên tâm khi tham gia giao thông trên đường

bằng, như sơ đồ phân tích các lực tác dụng lên xe ô tô khi phanh theo hình 3.1-a.

Trong trường hợp xe chạy lên dốc hình 3.1-b, xét các lực tác dụng lên xe khi

phanh các lực cản do độ dốc mặt đường (Pi), lực cản quán tính (Pj), lực cản lăn giữa

bánh xe và mặt đường (Pf), tất cả đều giúp cho quá trình phanh xe được nhanh

chóng với quãng đường và thời gian phanh là ngắn nhất.

Trường hợp xe ô tô chở gỗ chạy xuống dốc khi phanh là nguy hiểm nhất (hình

3.1-c). Vì quá trình phanh xe khi xuống dốc buộc phải tăng thêm lực phanh do lực

quán tính, lực cản dốc của xe đều tăng lên và cùng chiều chuyển động với xe ô tô,

nên làm tiêu hao lực phanh dẫn đến khi phanh xe có hiện tượng trượt, hiệu quả

phanh kém, quãng đường và thời gian phanh dài…, gây nguy hiểm cho xe và người

điều khiển xe.

- 24 -

a) b)

c)

Hình 3.1: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường

a) Trường hợp xe chuyển động trên đường nằm ngang

b) Trường hợp xe chuyển động lên dốc

c) Trường hợp xe chuyển động xuống dốc

Từ các sơ đồ lực tác dụng lên xe ô tô khi phanh trên đường bằng, trên đường

lên dốc và xuống dốc, những thành phần lực tác dụng lên ô tô bao gồm:

V : Vận tốc của xe ô tô;

Pw : Lực cản gió;

Pj : Lực cản quán tính;

T : Tọa độ trọng tâm của xe;

- 25 -

G : Trọng lượng xe (cả gỗ);

hg : Chiều cao trọng tâm xe;

hw : Chiều cao lực cản gió của xe với mặt đường;

Z1 : Phản lực bánh trước;

Z2 : Phản lực bánh sau;

Pf1 : Lực cản lăn bánh trước;

Pf2 : Lực cản lăn bánh sau;

Pp1 : Lực phanh bánh xe trước;

Pp2 : Lực phanh bánh xe sau;

Mp1 : Mô men phanh ở bánh xe trước;

Mp2 : Mô men phanh ở bánh xe sau;

L : Chiều dài cơ sở của xe ô tô;

a : Khoảng cách từ trọng tâm tới bánh xe trước;

b : Khoảng cách từ trọng tâm tới bánh xe sau;

01 : Điểm tiếp xúc bánh xe trước với mặt đường;

02 : Điểm tiếp xúc bánh xe sau với mặt đường;

Khi ô tô chuyển động trên đường dốc dọc thì trọng lượng của xe được phân

làm hai thành phần: ( ) có phương thẳng góc với mặt đường và ( ) có

phương song song với mặt đường. Trong đó ( ) sẽ cản lại chuyển động của ô

tô khi lên dốc nên được gọi là lực cản lên dốc, biểu thị bằng Pi.

Xét cả trong ba trường hợp xe chạy trên đường bằng, lên dốc, xuống dốc. Tác

giả nhận thấy rằng trường hợp xe vận chuyển gỗ thực hiện phanh trong khi chuyển

động xuống dốc là nguy hiểm nhất vì:

Khi phanh xe ô tô trên đường bằng thì lực phanh bằng lực quán tính của xe và

phụ thuộc vào trọng lượng xe chở gỗ (G), hệ số bám (φ) cùng tọa độ trọng tâm của

xe (T), không có lực cản dốc, còn các lực khác như: lực cản lăn, lực cản gió, …, là

không đáng kể, nên có thể loại trừ.

Khi phanh xe ô tô trên đường lên dốc trọng lượng xe (G) bị dồn về sau xe, khi

này các lực cản quán tính(Pj), lực cản lăn(Pf), lực cản dốc(Pi) có phương ngược với

- 26 -

chiều chuyển động của xe và cùng chiều với lực phanh nên hỗ trợ lực phanh trong

quá trình phanh, giúp cho xe dừng lại nhanh chóng an toàn.

Trường hợp phanh xe ô tô trên đường xuống dốc trọng lượng xe bị đẩy về phía

trước, các lực cản có phương chiều trùng với phương chiều chuyển động của xe.

Nếu dùng lực phanh như lực phanh ở hai trường hợp trên cho trường hợp xuống

dốc, xe ô tô sẽ không đảm bảo an toàn, vì không đủ lực phanh để dừng xe. Để đảm

bảo quá trình phanh xe được an toàn, ta phải tăng thêm lực phanh cần thiết và mô

men phanh lớn nhất cho xe. Do vậy, trong luận văn này tác giả chỉ đề cập đến việc

nghiên cứu động lực học quá trình phanh xe ô tô tải Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ

trong trường hợp xe đang xuống dốc (hình 3.1-c). Đây là trường hợp nguy hiểm

nhất cần phải tính toán và khảo sát để đưa ra những khuyến cáo cho người sử dụng.

3.1.2. Các chỉ tiêu động lực học đánh giá hiệu quả phanh

3.1.2.1. Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh

giá chất lượng phanh ô tô.

Xét trường hợp khi phanh trên đường có độ dốc nhỏ (Pi ≈ 0).

- Vậy điều kiện cần khi phanh là: Pp.max ≥ Pj

- Điều kiện đủ khi phanh là: 𝑃𝑗 ≤ 𝑃𝑝.𝑚𝑎𝑥 ≤ 𝑃𝜑 = 𝐺. 𝜑

- Theo điều kiện bám khi các bánh xe bị phanh hoàn toàn: Pp.max = 𝜑. 𝐺

Vậy ta có thể viết công thức như sau:

(3.1) Pj = Pp

𝐺

𝑑𝑣

Thay các giá trị vào công thức trên ta có:

(3.2)

.

= 𝜑. 𝐺

𝛿𝑖.

𝑔

𝑑𝑡

𝛿𝑖 : hệ số tính đến các ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô. Từ biểu thức (3.2) có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.

𝑑𝑣

(3.3)

=

. 𝑔

𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 =

𝑑𝑡

𝜑 𝛿𝑖

- 27 -

Từ công thức trên (3.3) để tăng gia tốc chậm dần cực đại khi phanh cần phải

giảm hệ số 𝛿𝑖. Vì vậy khi phanh đột ngột người lái cần cắt ly hợp để tách động cơ ra

khỏi hệ thống truyền lực, lúc đó 𝛿𝑖 sẽ giảm và 𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 sẽ tăng, nghĩa là hiệu quả

phanh sẽ lớn. Gia tốc chậm dần cực đại 𝑗𝑝𝑚𝑎𝑥 phụ thuộc vào hệ số bám φ giữa lốp

và mặt đường mà giá trị của hệ số bám lớn nhất φmax = 0,7÷0,8 trên đường nhựa tốt.

Nếu coi 𝛿𝑖 ≈ 1 và gia tốc trọng trường g ≈ 10 (m/s2) thì gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh ngặt trên đường nhựa tốt, khô có thể đạt trị số jpmax đến 7,0 ÷ 8,0

(m/s2).

Trong quá trình ô tô làm việc, thường phanh với gia tốc chậm dần thấp hơn

nhiều, phanh đột ngột (phanh ngặt) chỉ xảy ra trong những lúc cấp thiết.

3.1.2.2. Thời gian phanh

Đây cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh. Thời gian phanh

càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt.

Từ công thức (3.3) ta có thể viết:

(3.4)

𝑑𝑡 =

𝑑𝑣

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

Để xác định thời gian phanh nhỏ nhất cần lấy tích phân dt trong giới hạn từ

thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối

quá trình phanh.

(3.5)

𝑑𝑣 =

(𝑣1 − 𝑣2)

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

𝑣1 𝑡𝑝.𝑚𝑖𝑛 = ∫ 𝑣2

Khi phanh ô tô đến lúc dừng lại hẳn thì v2 = 0, do đó:

(3.6)

𝑡𝑝.𝑚𝑖𝑛 =

. 𝑣1

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

Trong đó: v1 : là vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu quá trình phanh.

Từ công thức (3.6) thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất 𝑡𝑝.𝑚𝑖𝑛 phụ thuộc vào

vận tốc bắt đầu phanh của ô tô, phụ thuộc vào hệ số 𝛿𝑖 và hệ số bám 𝜑 giữa bánh

xe và mặt đường. Để cho thời gian phanh nhỏ cần phải giảm 𝛿𝑖, vì vậy người lái xe nên cắt ly hợp khi phanh.

- 28 -

3.1.2.3. Quãng đường phanh

Để đánh giá quãng đường phanh của ô tô, đây là chỉ tiêu mà người lái xe có

thể nhận biết được một cách trực quan. Nhờ đó tạo điều kiện cho người lái xe sử lý

tốt và kịp thời khi phanh ô tô trên đường. Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất,

có thể tính như sau:

𝑑𝑣

Nhân hai vế của biểu thức (3.3) với dS (vi phân quãng đường), ta có :

(3.7)

. 𝑑𝑆 =

. 𝑑𝑆

𝑑𝑡

𝜑.𝑔 𝛿𝑖

Từ đó ta có:

(3.8)

𝑣. 𝑑𝑣 =

. 𝑑𝑆

𝜑.𝑔 𝛿𝑖

(3.9) Hay là: 𝑑𝑆 =

. 𝑣𝑑𝑣

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

Lấy tích phân của dS trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu

phanh v1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá trình phanh v2 ta sẽ nhận được

quãng đường phanh nhỏ nhất Spmin.

(3.10)

. 𝑣𝑑𝑣 =

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

𝛿𝑖 𝜑.𝑔

𝑣1 𝑆𝑝.𝑚𝑖𝑛 = ∫ 𝑣2

𝑣1 ∫ 𝑣. 𝑑𝑣 𝑣2

2)

𝑆𝑝.𝑚𝑖𝑛 =

(𝑣1

2 − 𝑣2

𝛿𝑖 2𝜑.𝑔

Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn thì v2 = 0, ta có:

(3.11)

𝑆𝑝.𝑚𝑖𝑛 =

2 𝛿𝑖.𝑣1 2𝜑.𝑔

Từ công thức (3.11) thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận

tốc chuyển động của ô tô lúc bắt đầu phanh theo hàm bậc hai, phụ thuộc vào hệ số bám

𝜑 và hệ số ảnh hưởng khối lượng quay 𝛿𝑖. Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ

số 𝛿𝑖, cho nên quãng đường phanh sẽ giảm khi phanh có cắt ly hợp.

Trong công thức (3.11) có thành phần hệ số bám 𝜑, mà hệ số bám 𝜑 phụ

- 29 -

thuộc vào tải trọng G. Khi tải trọng tăng lên hệ số bám 𝜑 sẽ giảm, do đó quãng

đường phanh sẽ tăng. Để hình dung rõ sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất

theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo giá trị hệ số bám 𝜑, chúng ta có thể quan sát đồ

thị (hình 3.2).

Hình 3.2: Đồ thị quan hệ giữa quãng đường phanh

với vận tốc phanh ban đầu v1 và hệ số bám 𝛗

Từ đồ thị này ta thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh càng cao thì quãng đường

phanh Sp càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của vận tốc v1

và hệ số bám càng cao thì quãng đường phanh Sp càng giảm.

3.1.2.4. Lực phanh hoặc lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh.

Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh trên bệ thử.

Khi người lái xe tác dụng lực vào bàn đạp phanh thì ở cơ cấu phanh sẽ tạo ra

mô men ma sát gọi là mô men ma sát phanh Mp nhằm hãm bánh xe lại. Lúc này ở

bánh xe sẽ xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều chuyển động (hình 3.3).

Phản lực tiếp tuyến này gọi là lực phanh.

- 30 -

Hình 3.3: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh

Trong đó:

Mp: Mô men phanh tác dụng lên bánh xe;

Pp: Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường;

rb : Bán kính làm việc của bánh xe.

Công thức tính lực phanh là:

(3.12)

𝑃𝑝 =

𝑀𝑝 𝑟𝑏

Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt

đường:

(3.13)

𝑃𝑝.𝑚𝑎𝑥 = 𝑃𝜑 = 𝑍𝑏. 𝜑

Trong đó:

Pp.max - Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe

với mặt đường;

𝑃𝜑 : Lực bám của bánh xe với mặt đường;

𝜑 : Hệ số bám của bánh xe với mặt đường;

Zb : Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;

G : Trọng lượng;

Mjb : Mô men quán tính.

- 31 -

Khi phanh còn có mô men của lực quán tính tiếp tuyến Mjb và mô men cản lăn

Mf tác dụng lên bánh xe. Do đó lực phanh tổng cộng PP0 sẽ là:

(3.14)

𝑃𝑝0 =

= 𝑃𝑝 +

𝑀𝑝+ 𝑀𝑓− 𝑀𝑗𝑏 𝑟𝑏

𝑀𝑓− 𝑀𝑗𝑏 𝑟𝑏

Thực tế Mf và Mjb ảnh hưởng không đáng kể, do đó khi tính toán chỉ tính theo

mô men phanh. Trong quá trình phanh xe, động năng hoặc thế năng (khi xe chuyển

động xuống dốc) của xe bị tiêu hao do ma sát giữa trống phanh và má phanh, giữa

lốp và mặt đường cũng như để khắc phục lực cản lăn, lực cản không khí, ma sát

trong hệ thống truyền lực, ma sát trong động cơ. Năng lượng bị tiêu hao phụ thuộc

vào chế độ phanh của xe.

Mô men phanh càng tăng thì cơ năng biến thành nhiệt năng giữa trống phanh

và má phanh cũng như sự trượt lết giữa lốp và mặt đường càng tăng, còn năng

lượng để khắc phục các lực cản khác tương đối nhỏ. Khi các bánh xe bị phanh cứng

hoàn toàn thì tất cả năng lượng hầu như biến thành nhiệt năng ở khu vực tiếp xúc

giữa lốp và mặt đường. Sự trượt lết sẽ làm giảm hiệu quả phanh, tăng độ mòn lốp và

ảnh hưởng xấu đến tính ổn định ngang của xe.

Do vậy, để tránh hiện tượng trượt lết trên các xe hiện đại thường đặt bộ chống

hãm cứng khi phanh (ABS).

𝐺.𝜑

Và lực phanh riêng cực đại:

(3.15)

=

= 𝜑

𝑃𝑚𝑎𝑥 =

𝑃𝑝.𝑚𝑎𝑥 𝐺

𝐺

Từ biểu thức (3.15) ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám.

Trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh thì chỉ tiêu đánh giá quãng đường

phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì khi biết được quãng

đường phanh cho phép người lái xe hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một

chướng ngại vật mà họ phải xử lý để khỏi xảy ra tai nạn khi phanh ở tốc độ ban đầu

nào đấy.

3.1.3. Các chỉ tiêu động lực học đánh giá tính ổn định hướng của ô tô khi phanh

Để đánh giá tính ổn định hướng của ô tô người ta xác định độ lệch hướng

chuyển động của ô tô khi phanh

- 32 -

Độ lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh được xác định bằng khoảng

cách từ điểm A xa nhất của ô tô ở cuối quá trình phanh đến mặt phẳng dọc trung

tuyến của ô tô trước khi phanh, nghĩa là độ lệch này được đánh giá bằng khoảng

cách AN (hình 3.4).

Giả sử rằng ô tô đang chạy trong hành lang có chiều rộng T và trục dọc của ô

tô trùng với trục dọc của hành lang. Lúc bắt đầu phanh, trọng tâm của ô tô ở vị trí 0,

cuối quá trình phanh trọng tâm của ô tô di chuyển đến vị trí 0’ nằm cách trục dọc

của ô tô trước khi phanh một khoảng cách Y và trục dọc của ô tô cuối quá trình

phanh lệch với trục dọc của ô tô lúc bắt đầu phanh một góc . Điểm A là điểm xa

nhất của ô tô ở cuối quá trình phanh so với mặt phẳng dọc trung tuyến của ô tô lúc

bắt đầu phanh và đoạn AN sẽ là độ lệch của ô tô ở cuối quá trình phanh hay gọi tắt

là độ lệch của ô tô khi phanh.

Hình 3.4: Sơ đồ xác định độ lệch của ô tô khi phanh

- 33 -

Từ hình 3.4 ta có:

(3.16)

Nhưng

Hay ; (3.17)

Thay m từ biểu thức (3.17) vào (3.16) ta được:

; (3.18)

Trong đó:

Y : Độ lệch của trọng tâm ô tô ở cuối quá trình phanh;

l : Khoảng cách từ trọng tâm đến mép ngang ngoài cùng phía trước ô tô;

B : Chiều rộng của ô tô.

Để ô tô không vượt ra khỏi hành lang cho phép T ở cuối quá trình phanh, cần

phải đảm bảo các điều kiện sau:

hay là (3.19)

Trong đó:

T : Chiều rộng của hành lang cho phép.

Dựa trên các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh và tính ổn định hướng khi

phanh của ô tô khi vận chuyển gỗ trên đường. Ta xây dựng mô hình tính toán động

lực học quá trình phanh xe ô tô chở gỗ chạy xuống dốc như sau:

3.2. Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh ô tô chở gỗ

3.2.1. Lực tác dụng lên ô tô chở gỗ chạy xuống dốc khi phanh

Như trên mục 3.1.1 đã phân tích ba trường hợp xe chạy trên đường nằm

ngang, xe chạy lên dốc và xe chạy xuống dốc, thì tác giả xin lựa chọn trường hợp xe

ô tô thực hiện quá trình phanh khi đang xuống dốc. Đây là trường hợp nguy hiểm

nhất trong quá trình phanh xe ô tô khi vận chuyển gỗ mà luận văn cần tính toán

khảo sát động lực học quá trình phanh của xe.

Để nghiên cứu được quá trình phanh của xe ô tô, có thể có rất nhiều phương

án tính toán cho các trườg hợp cụ thể. Nhưng điều đó không nằm ngoài mục đích

- 34 -

đơn giản hoá bài toán một cách phù hợp nhất, tuy nhiên không làm mất đi tính tổng

quát cần thiết của một bài toán xây dựng trên lý thuyết. Nhằm mục đích thuận lợi

cho việc nghiên cứu trên lý thuyết mô hình động lực học quá trình phanh của xe ô tô

Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ, xin chấp nhận một số giả thiết như sau:

- Sự ảnh hưởng của các ngoại lực khác có thể bỏ qua trong quá trình phanh

xe ô tô;

- Chỉ tính lực phanh của xe theo khả năng bám của bánh xe với mặt đường;

- Trong khi thực hiện phanh người lái xe không đánh tay lái;

- Xét tọa độ trọng tâm xe nằm trên mặt phẳng dọc chuyển động của ô tô;

- Mô men phanh sinh ra ở hai bên các bánh xe trước và sau là bằng nhau;

- Hệ số bám của các bánh xe ô tô khi phanh là bằng nhau;

- Bỏ qua mô men quán tính của các chi tiết chuyển động quay;

Với những giả thiết như trên, mô hình nghiên cứu động lực học quá trình

phanh của xe ô tô Thaco HD72 khi chở gỗ trong trường hợp xuống dốc có thể đưa

về dạng mô hình phẳng như hình 3.5

Hình 3.5: Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường xuống dốc

Các lực tác dụng lên ô tô khi tiến hành quá trình phanh như sau:

- 35 -

- Pp : Lực phanh tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường tương ứng ở

các bánh xe trước và sau của ô tô (Pp1 và Pp2);

- Pj : Lực quán tính tác dụng lên xe ô tô;

- G : Trọng lượng của xe ô tô và gỗ;

- Pf1, Pf2 : Lực cản lăn đặt tại điểm tiếp xúc giữa các bánh xe trước và sau với

mặt đường;

- Pi : Lực cản do độ dốc mặt đường gây ra trên xe ô tô;

- Pw : Lực cản không khí khi xe chạy;

- Z1, Z2, : Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe trước

và sau;

- α : Độ dốc của mặt đường xe chạy.

3.2.1.1. Các lực cản tác dụng lên ô tô khi phanh

a. Lực cản quán tính - Pj

Khi ô tô chuyển động có gia tốc, xe sẽ xuất hiện lực quán tính (Pj) có

phương song song với phương chuyển động và điểm đặt tại trọng tâm của ô tô.

Nếu chuyển động chậm dần, lực quán tính Pj sẽ cùng chiều với chiều chuyển

động và có tác dụng hỗ trợ cho sự chuyển động của ô tô. Ngược lại, khi chuyển

động nhanh dần, lực quán tính sẽ chống lại sự chuyển động và gọi là lực cản

quán tính.

Vậy ta thấy khi xe chạy lên dốc lực cản quán tính sẽ ngược chiều chuyển động

và khi đó có tác dụng hỗ trợ cùng với lực phanh để giảm tốc độ xe. Còn khi xe chạy

xuống dốc lực cản quán tính sẽ cùng chiều chuyển động và khi đó có tác dụng làm

tăng thêm lực phanh của xe mới đảm bảo phanh theo yêu cầu.

Lực quán tính của xe được tính theo công thức sau:

(3.20)

- 36 -

Với g : Là gia tốc trọng trường (g= 9,81 m/s2);

jp : Là gia tốc chậm dần khi phanh.

: Hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng chuyển động quay của ô tô

khi ngắt ly hợp;

t : Thời gian phanh;

v : Vận tốc của xe khi phanh;

b. Lực cản lăn - Pf

Lực cản lăn của các bánh xe xuất hiện là do sự tiêu hao năng lượng bên

trong lốp khi nó bị biến dạng, do xuất hiện các lực ma sát giữa bánh xe với mặt

đường và trong các ổ trục bánh xe. Do phụ thuộc đồng thời vào nhiều yếu tố nên

việc xác định mức độ tiêu hao năng lượng của từng thành phần riêng là rất khó

khăn. Bởi vậy người ta qui tất cả các thành phần tiêu hao năng lượng cho quá

trình lăn của bánh xe thành một lực cản và gọi là lực cản lăn.

Như vậy, lực cản lăn phát sinh là do sự biến dạng của lốp và đường, do sự tạo

thành vết bánh xe trên đường và do sự ma sát ở bề mặt tiếp xúc giữa lốp và mặt

đường, vì thế lực cản lăn tác dụng song song với mặt đường, ngược với chiều

chuyển động và đặt tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường.

Để đơn giản ta coi lực cản lăn là ngoại lực tác dụng lên bánh xe khi nó chuyển

động và được xác định theo công thức:

Đối với bánh bị động và bánh chủ động lực cản lăn thính theo các công thức:

;

Lực cản lăn tổng cộng:

(3.21)

- 37 -

Trong đó:

f1, f2 : tương ứng là các hệ số cản lăn ở các bánh xe bị động và chủ động.

Nếu coi hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau như nhau, nghĩa là:

Vậy lực cản lăn tác dụng lên các bánh xe:

(3.22)

Ở đây:

: Góc độ dốc mặt đường;

f : Hệ số cản lăn nói chung, giá trị của nó phụ thuộc vào các loại đường khác

nhau.

c. Lực cản dốc – Pi

Khi ô tô chuyển động trên đường dốc dọc thì trọng lượng của xe được phân

làm hai thành phần (hình 3.1-c) gồm:

- Thành phần có phương thẳng góc với mặt đường;

- Thành phần có phương song song với mặt đường;

Thành phần thứ nhất ( ) sẽ tác dụng lên mặt đường và gây ra các phản

lực pháp tuyến của đường lên các bánh xe tương ứng là Z1 và Z2. Thành phần thứ

hai ( ) sẽ cản lại chuyển động của ô tô khi lên dốc nên được gọi là lực cản lên

dốc, biểu thị bằng Pi.

(3.23)

Như vậy, lực cản dốc có phương song song với mặt đường, ngược chiều tiến

của xe khi lên dốc, cùng chiều tiến khi xe xuống dốc, điểm đặt lực được tính tại

trọng tâm của xe.

d. Lực cản không khí - Pw

- 38 -

Khi ô tô chuyển động sẽ di chuyển bộ phận không khí bao quanh xe, làm

xuất hiện các dòng khí xoáy phía sau và hình thành một lực cản gọi là lực cản

không khí. Lực cản không khí chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ chuyển động và

hình dáng bề mặt chắn gió phía trước của xe. Giá trị của lực cản không khí có

thể được xác định theo công thức thực nghiệm.[3].

(3.24) Pw = kw.F.v2

Trong đó:

kw : Hệ số cản không khí;

F : Diện tích cản chính diện (diện tích hình chiếu của ô tô trên mặt phẳng

vuông góc với phương chuyển động);

v : Tốc độ chuyển động tương đối giữa ô tô và không khí.

Đối với ô tô tải thường chuyển động với tốc độ thấp nên có thể bỏ qua lực

cản không khí vì nó rất nhỏ so với các thành phần lực cản khác.

e. Lực phanh lớn nhất - Pp

- Pp : Lực phanh lớn nhất Pp.max được xác định theo công thức [7, tr 32]:

(3.25)

Trong đó:

- PPmax- Lực phanh lớn nhất phát sinh ở các bánh xe ô tô và được xác định theo

công thức:

(3.26)

tc1 : Khoảng thời gian chậm tác dụng vào phanh ô tô;

: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường.

Thay các phương trình (3.26) vào phương trình (3.25) ta được:

(3.27)

- 39 -

3.2.1.2. Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên ô tô khi phanh

Theo sơ đồ (hình 3.5) Các lực và mômen này đã được xác định là hợp lực của

các phản lực thẳng góc Z1, Z2 được dời về giao điểm giữa đường thẳng đứng qua

tâm trục bánh xe với mặt đường và một mô men Mp . Ta lập phương trình cân bằng

tĩnh học của các lực và mô men của tất cả các ngoại lực đối với điểm 01 và 02 như

sau:

Phương trình cân bằng tĩnh học của các lực tác dụng lên ô tô theo các phương

trục tọa độ, ta có:

(3.28) ∑ 𝑍 = 0 ⇒ 𝑍1 + 𝑍2 − 𝐺. 𝑐𝑜𝑠𝛼 = 0

(3.29) ∑ 𝑋 = 0 ⇒ 𝑃𝑝 − 𝐺. 𝑠𝑖𝑛𝛼 − 𝑃𝑗 − 𝑃𝑖 = 0

Phương trình cân bằng mô men của các lực đối với điểm 02 ta có:

(3.30)

Phương trình cân bằng mô men của các lực đối với điểm 01 ta có:

Xét lực mô men tại điểm 01 ta có:

(3.31)

Từ phương trình (3.30) và (3.31) suy ra:

(3.32)

(3.33)

Thay các phương trình (3.22) và (3.23) vào phương trình (3.32) và (3.33) ta

xác định được phản lực pháp tuyến của bánh xe trước và sau:

(3.34)

- 40 -

(3.35)

Trong đó:

L : Chiều dài cơ sở của xe;

a, b : Khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh xe trước và sau;

hg : Tọa độ trọng tâm của xe chở gỗ theo chiều cao;

𝛼 : Góc dốc của đường trong mặt phẳng dọc;

Z1, Z2 : Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe

trước và sau.

3.2.1.3. Tỷ lệ phân chia lực phanh trên các cầu xe ô tô

Lực phanh phân bố lý tưởng trên các cầu xe khi thỏa mãn điều kiện :

(3.36)

Điều đó có nghĩa là sự phân chia lực phanh lý tưởng cần tỷ lệ giữa lực phanh

và tải động tương ứng trên mỗi cầu đối với gia tốc phanh bất kỳ và hệ số bám nào

đó nhờ quan hệ:

(3.37)

Thay các giá trị Z1, Z2 từ (3.34) và (3.35) vào (3.37) ta nhận được tỷ lệ phân

chia lực phanh lý thuyết giữa cầu trước và cầu sau:

(3.38)

Đặt gọi là gia tốc phanh đơn vị ;

Và ký hiệu:

- 41 -

; và (3.39)

Thì phương trình (3.38) sẽ là :

(3.40)

Dựa vào phương trình (3.40) ta xây dựng đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa tỷ

lệ phân chia lực phanh trên các cầu của xe ô tô với gia tốc phanh đơn vị (z) tương

ứng với một góc dốc cụ thể ( ) như hình (3.6).

Hình 3.6. Sự phân chia lực phanh trên các cầu

theo gia tốc phanh đơn vị

Từ đồ thị hình 3.6, ta nhận thấy rằng khi gia tốc phanh đơn vị tăng lên thì cầu

trước phải được phanh nhiều hơn cầu sau. Do vậy tỷ lệ phân chia lực phanh phải

thay đổi tương ứng với sự thay đổi của tỷ lệ phản lực pháp tuyến theo các mức độ

phanh khác nhau. Sử dụng đồ thị để chọn của ô tô sao cho thỏa mãn phương

trình (3.40).

- 42 -

3.2.2. Phương trình cân bằng lực khi phanh

Vậy ta chiếu các lực tác dụng lên ô tô (hình 3.5) khi phanh theo phương 0X

(cùng chiều với vận tốc), phương trình tổng quát cân bằng lực tác dụng lên ô tô

trong quá trình phanh cho trường hợp xe chạy xuống dốc được viết như sau:

(3.41) Pj = Pp1 + Pp2 + Pw + Pη + Pf - Pi

Ở đây: Pη : Lực để thắng tiêu hao do ma sát cơ khí (ma sát ở ổ bi …);

Thực nghiệm đã kiểm chứng cho thấy các lực Pw, Pη cản lại chuyển động của

ô tô trong quá trình phanh có giá trị rất nhỏ so với lực phanh Pp. Trong quá trình

phanh ô tô thì lực phanh Pp chiếm khoảng 98% của tổng các lực có xu hướng cản lại

chuyển động của ô tô. Vì vậy trong tính toán ta có thể bỏ qua các lực Pw, Pη trong

phương trình (3.41) sai số không đáng kể. Như vậy phương trình cân bằng lực

phanh trong trường hợp này được viết như sau:

(3.42)

Theo phương trình trên(3.42) ta xây dựng phương trình vi phân chuyển động

của ô tô khi phanh như sau:

3.2.3. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của ô tô chở gỗ khi phanh

Thay các phương trình (3.20), (3.22), (3.23) và (3.27) vào phương trình (3.42)

ta có phương trình vi phân chuyển động của xe ô tô khi thực hiện quá trình phanh

trên đường xuống dốc:

(3.43)

Do gia tốc phanh chậm dần và ngược chiều chuyển động của xe nên suy ra:

(3.44)

Vậy phương trình (3.44) là phương trình vi phân xây dựng được theo phương

trình cân bằng lực (3.42) khi phanh trên đường xuống dốc của ô tô Thaco HD72 vận

chuyển gỗ.

- 43 -

3.2.4. Xây dựng phương trình vi phân chuyển động của ô tô xoay quanh trọng tâm

Khi phanh mà ô tô bị quay đi một góc quá mức quy định sẽ ảnh hưởng đến

an toàn chuyển động trên đường. Sở dĩ như vậy là do tổng các lực phanh sinh ra ở

các bánh xe bên phải khác với tổng các lực phanh sinh ra ở các bánh xe bên trái và

tạo thành mô men quay vòng Mq quanh trục thẳng đứng Z đi qua trọng tâm A của ô

tô. Vậy tính ổn định hướng của ô tô khi phanh là khả năng ô tô giữ được quỹ đạo

chuyển động như ý muốn ban đầu của người lái trong quá trình phanh. Để xác định góc

lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh ta dùng sơ đồ trên hình 3.7.

Hình 3.7: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh làm ô tô bị quay đi một góc

Giả sử ô tô chuyển động theo hướng của trục Y, nhưng sau khi phanh thì trục

ô tô bị lệch một góc β so với hướng của trục Y. Trong khi phanh thì ở các bánh xe

bên phải có các lực phanh PPph1 ở trục trước và PPph2 ở trục sau. Còn ở các bánh xe

bên trái có các lực phanh PPtr1 ở trục trước và PPtr2 ở trục sau.

Tổng các lực phanh ở bánh xe bên phải là:

(3.45)

Tổng các lực phanh ở bánh xe bên trái sẽ là:

(3.46)

Giả sử rằng tổng các lực phanh bên phải PPph lớn hơn tổng các lực phanh bên

- 44 -

trái PPtr, lúc đó ô tô sẽ quay theo hướng mũi tên chỉ trên hình (3.7) quanh trọng tâm

A của ô tô.

Mô men quay vòng Mq xác định theo biểu thức:

(3.47)

Trong đó B là bề rộng cơ sở của ô tô;

Do có sự ma sát giữa bánh xe và mặt đường cho nên khi xuất hiện mô men

quay vòng Mq thì ở các bánh xe ở trục trước sẽ có phản lực RY1 tác dụng từ mặt

đường theo phương ngang (hình 3.7) và ở các bánh xe sau sẽ có phản lực RY2 tác

dụng.

Phương trình chuyển động của ô tô quay vòng đối với trọng tâm A được viết

dưới dạng sau:

(3.48)

Trong đó:

Iz : Mô men quán tính của ô tô quanh trục Z thẳng góc với mặt phẳng XOY và

đi qua trọng tâm A của ô tô;

a, b : Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến tâm bánh trước và sau của ô tô;

Vì ô tô bị xoay đi một góc β, nghĩa là mô men quay vòng Mq lớn hơn nhiều so

với mô men do các lực RY1 và RY2 sinh ra, cho nên để đơn giản cho tính toán có thể

bỏ qua mô men do các lực RY1 và RY2 sinh ra, lúc đó phương trình 3.48 có dạng như

sau:

(3.49)

Suy ra: (3.50)

Lấy tích phân hai lần phương trình (3.50) ta được:

(3.51)

Để tìm giá trị của C ta sử dụng điều kiện ban đầu khi t = 0 thì β = 0 và thay

vào phương trình (3.51) ta có: C = 0, từ đó rút ra được biểu thức cuối cùng để xác

- 45 -

định góc lệch β do mô men quay vòng Mq gây nên, mà mô men quay vòng Mq là do

sự không đồng đều lực phanh ở các bánh xe, phía bên phải và phía bên trái của ô tô

tạo ra:

(3.52)

Thay giá trị t từ công thức vào (3.52) ta có:

(3.53)

Công thức (3.53) cho thấy góc lệch β tỷ lệ thuận với mô men quay vòng Mq ,

tỷ lệ với bình phương của tốc độ bắt đầu phanh v1, tỷ lệ nghịch với mô men quán

tính Iz và tỷ lệ nghịch với bình phương của hệ số bám φ.

Góc β là một thông số đặc trưng cho tính ổn định của ô tô khi phanh. Thay Mq

từ biểu thức (3.47) vào biểu thức (3.53) ta có:

(3.54)

3.2.5. Giải phương trình động lực học của ô tô khi phanh bằng phương pháp số

Theo (3.44) ta có phương trình vi phân chuyển động của ô tô chở gỗ trong quá

trình phanh:

Ta có thể viết phương trình (3.44) thành dạng khác:

(3.55)

Với

Vận tốc của ô tô khi phanh được xác định bằng cách tích phân cấp 1, còn

quãng đường phanh có được bằng cách tích phân cấp 2 phương trình (3.44). Việc

tính các tích phân trên được tiến hành nhờ phương pháp số Runge – Kutta.

Thuật giải phương trình (3.44) bằng phương pháp số như sau:

Gọi x là quãng đường phanh của ô tô thì phương trình (3.44) trở thành:

- 46 -

(3.56)

Đặt khi đó ta có hệ phương trình:

(3.57)

Từ điều kiện ban đầu: t = 0; V = V0; ta có:

………

Thuật giải hệ phương trình vi phân (3.44) theo phương pháp số Runge – Kutta

như sau:

(quãng đường x)

(vận tốc V)

(quãng đường phanh)

(vận tốc phanh)

- 47 -

Chương 4

KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG TỚI CHẤT LƯỢNG

ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH PHANH Ô TÔ

THACO HD72 VẬN CHUYỂN GỖ

Chất lượng động lực học quá trình phanh bao gồm hiệu quả phanh và tính ổn

định hướng của ô tô khi phanh.

Các chỉ tiêu động lực học để đánh giá hiệu quả phanh như sau:

- Quãng đường phanh; - Gia tốc chậm dần khi phanh;

- Thời gian phanh; - Lực phanh riêng hoặc lực phanh;

4.1. Mô hình tính toán động lực học quá trình phanh

Xây dựng mô hình khi phanh xe ô tô chở gỗ cho trường hợp xe chạy xuống

dốc là trường hợp nguy hiểm nhất được thể hiện theo hình 4.1.

Hình 4.1: Mô hình tính toán xe ô tô chở gỗ thực hiện quá trình phanh

khi trên đường xuống dốc

Trong trường hợp xe ô tô tải Thaco HD72 sản xuất tại Việt Nam vận chuyển

hàng hóa chạy xuống dốc, thực hiện quá trình phanh, ta có các lực tác dụng lên xe

khi phanh (hình 4.1) như sau:

- 48 -

G : Trọng lượng của xe và tải trọng với 2 thành phần Gsinα và Gcosα, N;

Pf1 ; Pf2 : Lực cản lăn của bánh xe trước và bánh xe sau ô tô, N;

Pp1 ; Pp2 : Lực phanh sinh ra ở bánh xe trước và sau ô tô, N;

Pω : Lực cản không khí, N;

PJ : Lực quán tính của ô tô sinh ra trong khi phanh, có chiều cùng chiều với

chiều chuyển động của ô tô, (N). Khi phanh, gia tốc chậm dần có chiều ngược với

chiều chuyển động của xe, lực quán tính lại có chiều ngược với chiều của gia tốc;

α : Góc dốc của mặt đường;

Z1 ; Z2 : Phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh xe trước và bánh xe

sau xe ô tô, N;

V : Vận tốc chuyển động của xe ô tô, m/s;

Pi : Lực cản do độ dốc của mặt đường tác dụng lên xe có chiều cùng chiều

chuyển động của ô tô, N;

L0 : Chiều dài cơ sở của xe, m;

a : Là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm xe tới cầu trước xe ô tô, m;

b : Là khoảng cách từ tọa độ trọng tâm xe tới cầu sau xe ô tô, m.

Ta có phương trình vi phân chuyển động của xe ô tô chở gỗ khi phanh trong

trường hợp nguy hiểm nhất (3.44) để khảo sát hiệu quả phanh:

Để khảo sát hiệu quả phanh, tác giả xin ứng dụng phần mềm matlab để tính

toán và đưa ra các phương án, các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh, với các

điều kiện của mặt đường và kết cấu xe như sau.

4.2. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới hiệu quả phanh ô tô

Để khảo sát, đánh giá hiệu quả phanh ô tô Thaco HD72 khi vận chuyển gỗ, tác

giả đã làm nghiên cứu thực nghiệm (chương 5) với mục đích xác định các thông số

đầu vào phục vụ tính toán và giải bài toán lý thuyết đã thiết lập trong luận văn, cụ

thể là:

- Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc (L) gồm có :

+ Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu trước: a = 2485,3 mm.

- 49 -

+ Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến cầu sau: b = 1414,7 mm.

- Tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng: hg = 2477 mm.

- Hệ số bám và hệ số cản lăn ứng cho các điều kiện mặt đường là:

Hệ số cản lăn Tình trạng mặt Hệ số bám Stt Loại đường (φ) đường (f )

1 Đường nhựa Khô và sạch 0,783 0,013

2 Khô 0,45 0,039

Đường đất

3 Ướt 0,32 0,095

Theo các kết quả tìm được như trên tác giả xin tiến hành khảo sát các yếu tố

ảnh hưởng đến chất lượng phanh:

4.2.1. Khảo sát các yếu tố thuộc về điều kiện đường

4.2.1.1. Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh

* Điều kiện ban đầu của bài toán:

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG;

Lực đạp phanh k = 2; Góc dốc mặt đường 𝛼 = 100 ;

Thời gian chậm tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2.

a. Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch:

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường nhựa tốt ở điều kiện mặt

đường khô và sạch với hệ số cản lăn f = 0,013.

Hệ số bám thay đổi là: φ = 0,7; φ = 0,75; φ = 0,783;

φ = 0,35 (đối với đường nhựa ướt).

Được thể hiện qua đồ thị (4.2), (4.3), (4.4) (4.5) và bảng 4-1 như sau:

- 50 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.2: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,7

- 51 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.3: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,75

- 52 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.4: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,783

- 53 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.5: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,35

- 54 -

Kết quả khảo sát đối với đường nhựa, được tổng hợp theo bảng 4-1như sau:

Bảng 4-1: Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh đối với đường nhựa

Đường φ Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

0,7 14,7484 5,117 2,5418 44,78

Khô và 0,75 13,9688 5,5746 2,408 47,88 Nhựa sạch tốt 0,783 13,5181 5,8689 2,3077 49,85

Ướt 0,35 31,4099 3,2376 5,9866 22,61

* Nhận xét:

Dựa vào đồ thị hình (4.2), (4.3), (4.4), (4.5), và bảng 4-1 tác giả có nhận xét

như sau:

Kết quả khảo sát cho thấy, khi hệ số bám φ nhỏ sẽ làm cho quãng đường

phanh, thời gian phanh của xe ô tô tăng cao, nhưng gia tốc phanh và lực phanh lại

giảm xuống nhanh chóng. Còn hệ số bám φ càng cao thì quãng đường phanh, thời

gian phanh càng ngắn và gia tốc phanh cùng lực phanh lại tăng lên. Từ đó cho thấy

hệ số bám có ảnh hưởng lớn tới an toàn chuyển động của xe ô tô khi phanh trên

đường xuống dốc. Kết quả là gia tốc phanh cực đại khi phanh, có giá trị lớn nhất khi

hệ số bám cao, ngược lại gia tốc phanh nhỏ khi hệ số bám thấp. Từ đó cho thấy gia

tốc chậm dần cực đại khi phanh, phụ thuộc vào hệ số bám φ giữa lốp với mặt

đường. Ngoài ra hệ số bám nhỏ cũng ảnh hưởng đến lực phanh, làm cho lực phanh

của xe ô tô giảm nhanh và gây mất an toàn cho xe và người lái xe.

Vậy xe ô tô Thaco HD72 vận chuyển gỗ trên đường nhựa trong điều kiện mặt

đường khô, với độ dốc mặt đường là 100, vận tốc ô tô bắt đầu phanh phải nhỏ hơn

30km/h xe chạy xuống dốc khi phanh sẽ đảm bảo an toàn. Còn xe chạy trong điều

kiện do trời mưa hoặc mặt đường ướt, lúc này hệ số bám giữa mặt đường và bề mặt

bánh xe bị giảm nhanh chóng, dẫn đến trơn trượt, khi này người lái xe cần hết sức

chú ý, giảm tốc độ xe xuống càng thấp càng tốt, vì gia tốc phanh giảm, thời gian

- 55 -

phanh tăng và quãng đường phanh kéo dài, hiệu lực phanh rất thấp khi mặt đường

bị ướt gây nguy hiểm và dễ xảy ra tai nạn đáng tiếc.

b. Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường đất ở điều kiện mặt đường khô

với hệ số cản lăn là: f = 0,039 và hệ số bám thay đổi: φ = 0,45; φ = 0,4.

Và mặt đường ướt với hệ số cản lăn là: f = 0.095, cùng hệ số bám thay đổi:

φ = 0,32; φ = 0,3. Tất cả được thể hiện qua đồ thị (4.6), (4.7), (4.8), (4.9)

và bảng 4-2 như sau:

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

- 56 -

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.6: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,45; f = 0,039

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

- 57 -

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.7: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,40; f = 0,039

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

- 58 -

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.8: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,32; f = 0,095

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

- 59 -

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.9: Ảnh hưởng hệ số bám φ = 0,27; f = 0,095

Kết quả khảo sát đối với đường đất khô và ướt được tổng hợp theo bảng 4-2

Bảng 4-2: Ảnh hưởng của hệ số bám đến chất lượng phanh đối với đường đất

Đường φ f Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

0,45 0,039 20,5604 3,4614 3,8127 29,05

Khô

0,4 0,039 23,3447 3,224 4,4147 25,84

Đất

0,32 0,095 23,3919 2,3038 4,5819 20,67

Ướt

0,27 0,095 28,0105 2,0665 5,614 17,45

* Nhận xét:

Dựa vào đồ thị hình (4.6), (4.7), (4.8), (4.9) và bảng 4-2 tác giả có nhận xét

như sau:

Kết quả khảo sát cũng như đường nhựa, đối với đường đất cho ta thấy hệ số

bám có ảnh hưởng lớn tới an toàn chuyển động của xe ô tô khi phanh trên đường

xuống dốc. Tức là gia tốc chậm dần cực đại khi phanh phụ thuộc vào hệ số bám φ

giữa lốp với mặt đường.

- 60 -

Vậy xe ô tô vận chuyển gỗ rừng trồng trong điều kiện đường nông thôn vùng

cao, đồi núi trung du thường là mặt đường đất và có độ dốc. Nên người lái xe cần

phải quan tâm, chú ý đến bề mặt đường, nếu mặt đường đất khô khi chạy xuống dốc

luôn điều khiển cho xe chạy với vận tốc thấp, không được lớn hơn 30 km/h, mới

đảm bảo an toàn cho xe ô tô. Để lựa chọn chế độ chạy xuống dốc an toàn, nếu mặt

đường đất bị ướt thì người lái xe cần về số thấp nhất (số 1 hoặc 2), chạy với tốc độ

chậm, giữ vững tay lái và hạn chế sử dụng phanh vì hiệu lực phanh giảm thấp khi

mặt đường bị ướt, dễ gây mất lái và tai nạn ô tô.

4.2.1.2. Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh

* Điều kiện đầu của bài toán:

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kg;

Lực đạp phanh k = 2; Thời gian chậm tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2.

* Thông số của hệ số bám và hệ số cản lăn theo thực nghiệm và thông số thay đổi là

độ dốc mặt đường xe chạy:

Stt Loại đường α (00) Tình trạng mặt đường Hệ số bám (φ) Hệ số cản lăn (f )

Đường nhựa Khô và sạch 0,783 0,013 10; 16; 27 1

Khô 0,45 0,039 10; 16; 27 2

Đường đất

Ướt 0,32 0,095 5; 10; 15 3

a. Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch:

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường nhựa tốt ở điều kiện mặt

đường khô và sạch với hệ số cản lăn f= 0,013, hệ số bám φ = 0,783 và độ dốc thay

đổi α = 100 ; α = 160 ; α = 270 , được thể hiện qua đồ thị (4.10), (4.11), (4.12) và

bảng 4-3 như sau:

- 61 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.10: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường nhực α = 100

- 62 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.11: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường nhựa α = 160

- 63 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.12: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường nhựa α = 270

- 64 -

Kết quả được tổng hợp đối với đường nhựa khô và sạch theo bảng 4-3 sau:

Bảng 4-3: Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh đối với

đường nhựa

Đường φ f α 0 Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

10 13,5116 5,8612 2,2742 49,79

Nhựa khô 0,783 0,013 16 17,2012 6,2066 2,8763 49,15 và sạch

27 33,5088 7,6982 5,3512 45,77

* Nhận xét:

Dựa vào đồ thị hình (4.10), (4.11), (4.12) và bảng 4-3 tác giả có nhận xét như sau:

Kết quả khảo sát cho thấy khi độ dốc mặt đường tăng lên sẽ làm cho quãng

đường phanh, thời gian phanh và gia tốc phanh của xe ô tô tăng lên, còn lực phanh

giảm xuống nhưng thay đổi không nhiều. Từ đó cho thấy quãng đường và thời gian

phụ thuộc nhiều vào độ dốc mặt đường và độ dốc dọc giới hạn không được vượt

quá góc α = 350 ÷ 400.

Vậy trong quá trình vận chuyển gỗ bằng xe ô tô Thaco HD72 trên đường nhựa

khô và sạch, với độ dốc mặt đường α =100 thì xe chạy xuống dốc khi phanh vẫn

đảm bảo an toàn. Còn phanh xe trên dường xuống dốc với độ dốc mặt đường lớn

hơn 160, thì người lái xe cần hết sức chú ý giảm tốc độ xe xuống thấp mới đảm bảo

an toàn, vì quãng đường phanh kéo dài sẽ không điều khiển, kiểm soát được xe, nên

dễ gây ra tai nạn cho xe ô tô và người lái xe.

b. Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường đất khô với hệ số bám là:

φ = 0,45 và hệ số cản lăn f= 0,039, độ dốc thay đổi α = 100 ; α = 160 ; α = 270 được

thể hiện qua đồ thị hình (4.13); (4.14); (4.15) như sau:

- 65 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.13: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất khô α = 100

- 66 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.14: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất khô α = 160

- 67 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.15: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất khô α = 270

- 68 -

Đối với đường đất ướt hệ số bám là: φ = 0,32, hệ số cản lăn f= 0,095 và độ

dốc thay đổi α = 100 ; α = 160 ; α = 270, được thể hiện qua đồ thị (4.16), (4.17),

(4.18) như sau:

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.16: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất ướt α = 50

- 69 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.17: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất ướt α = 100

- 70 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.18: Ảnh hưởng độ dốc mặt đường đất ướt α = 150

- 71 -

Kết quả tổng hợp với điều kiện mặt đường đất khô và ướt theo bảng 4-4 như sau:

Bảng 4-4: Ảnh hưởng của độ dốc mặt đường đến chất lượng phanh đối với

đường đất

Đường φ f α 0 Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

10 20,561 3,4614 3,8127 29,06

Khô 0,45 0,039 16 33,0803 4,4188 6,0201 28,38

27 259,7639 6,0411 20,0 26,31 Đất 5 16,6029 3,1908 3,2776 20,87

Ướt 0,32 0,095 10 23,3887 2,3038 4,5485 20,67

15 39,1501 3,127 7,5585 20,28

* Nhận xét:

Dựa vào đồ thị hình (4.13), (4.14), (4.15), (4.16), (4.17), (4.18) và bảng 4-4 tác

giả có nhận xét như sau:

Kết quả khảo sát cho thấy xe ô tô chở gỗ chạy trên đường đất với vận tốc bắt

đầu phanh là 30 km/h xuống dốc khi phanh thì hiệu lực phanh giảm rõ rệt, vì phụ

thuộc nhiều vào độ dốc mặt đường, nếu độ dốc càng cao thì quãng đường phanh và

thời gian phanh tăng lên. Như đồ thị hình (4.15) với góc dốc α = 270 xe ô tô đã bị

trượt dài với quãng dường Sp = 259,7639m mà không thể dừng lại được. Đối với

đường đất ướt nhìn vào đồ thị khảo sát hình (4.16), (4.17), (4.18) cho ta thấy với

góc dốc mặt đường càng lớn, thì hiệu lực phanh giảm đáng kể, không đảm bảo an

toàn cho xe và người khi quãng đường phanh bị kéo dài và vượt quá giới hạn cho

phép của xe ô tô.

Vậy người sử dụng xe ô tô chở gỗ rừng trồng chạy trên đường đất thực hiện

quá trình phanh khi xuống dốc cần chú ý điều khiển xe về số thấp, giảm tốc độ xe,

giữ vững tay lái và quan trọng là độ dốc mặt đường α < 160 đối với đường đất khô, α

< 100 đối với đường đất ướt. Vì khi góc dốc lớn hơn giá trị cho phép thì xe sẽ không

thể phanh được mà gây ra tai nạn không đáng có cho người lái và xe ô tô.

- 72 -

4.2.2. Khảo sát các yếu tố thuộc về chế độ khai thác sử dụng

4.2.2.1. Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng phanh

* Điều kiện đầu của bài toán:

Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG; Lực đạp phanh k = 2; Thời gian chậm

tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2; Độ dốc mặt đường α = 100

- Thông số của hệ số bám, hệ số cản lăn theo thực nghiệm và thông số thay đổi là

vận tốc bắt dầu phanh V0:

Stt Loại đường V0 (km/h) Tình trạng mặt đường Hệ số bám (φ) Hệ số cản lăn (f )

1 Đường nhựa Khô và sạch 0,783 0,013 30; 40; 60

2 Khô 0,45 0,039 25; 35; 50 Đường đất 3 Ướt 0,32 0,095 15; 20; 45

a. Kết quả khảo sát trên đường nhựa khô và sạch:

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường nhựa tốt ở điều kiện mặt

đường khô và sạch với hệ số bám φ = 0,783, hệ số cản lăn f = 0,013, cùng sự thay

đổi vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h ; V0 = 40 km/h ; V0 = 60 km/h, được thể

hiện qua đồ thị hình (4.19), (4.20), (4.21) và bảng 4-5 như sau:

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 73 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.19: Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 30 km/h, đối với đường nhựa

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 74 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.20: Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 40 km/h, đối với đường nhựa

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 75 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.21: Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 60 km/h, đối với đường nhựa

Kết quả được tổng hợp đối với đường nhựa khô và sạch theo bảng 4-5 như sau:

Bảng 4-5: Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng phanh, đối với

đường nhựa

Đường φ f vo (km/h) Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

13,5181 5,8689 2,3077 49,85 30 Nhựa

0,783 0,013 20,6311 5,9368 2,7759 50,3 40 khô và

sạch 38,7479 5,9738 3,7124 50,55 60

* Nhận xét:

- 76 -

Dựa vào đồ thị hình (4.19), (4.20), (4.21) và bảng 4-5 tác giả có nhận xét sau:

Khi vận tốc ban đầu bắt đầu phanh nhỏ thì quãng đường, thời gian phanh là

ngắn nhất, riêng gia tốc và lực phanh giảm xuống ít. Còn khi vận tốc phanh ban đầu

tăng lên, thì quãng đường phanh và thời gian phanh tăng nhanh, riêng gia tốc phanh,

lực phanh có tăng lên nhưng không nhiều. Qua phân tích ta thấy hiệu quả phanh

cũng phụ thuộc nhiều vào vận tốc ban đầu, nếu vận tốc càng cao thì quãng đường và

thời gian phanh càng tăng, làm mất ổn định phanh gây nguy hiểm không đảm bảo

an toàn.

Vậy trong điều kiện mặt đường nhựa khô và sạch, người sử dụng xe ô tô tải

Thaco HD72 vận chuyển gỗ khi chạy xuống dốc với độ dốc mặt đường α = 100,

thực hiện quá trình phanh xe, cần chú ý giảm tốc độ trước khi phanh mới đảm bảo

an toàn và nên thực hiện phanh xe với vận tốc nhỏ nhất cho phép.

b. Kết quả khảo sát trên đường đất khô và ướt

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường đất khô có hệ số bám

φ=0,45, hệ số cản lăn f = 0,039, cùng sự thay đổi vận tốc bắt đầu phanh:

V0 = 25km/h; V0 = 35 km/h ; V0 = 50 km/h, được thể hiện qua đồ thị (4.22);

(4.23); (4.24) như sau:

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 77 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.22: Ảnh hưởng vận tốc ban đầu V0 = 25 km/h, đường đất khô

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 78 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.23: Ảnh hưởng vận tốc ban đầu V0 = 35 km/h, đường đất khô

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 79 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.24: Ảnh hưởng vận tốc ban đầu V0 = 60 km/h, đường đất khô

Khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường đất ướt với hệ số bám là: φ = 0,32, hệ

số cản lăn f= 0,095, cùng sự thay đổi vận tốc bắt đầu phanh: V0 = 15 km/h;

V0 = 20 km/h ; V0 = 45 km/h, được thể hiện qua đồ thị (4.25); (4.26); (4.27)như sau:

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 80 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.25: Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 15 km/h, đường đất ướt

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 81 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.26: Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 20 km/h, đường đất ướt

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

- 82 -

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.27: Ảnh hưởng vận đốc ban đầu V0 = 45 km/h, đường đất ướt

Kết quả được tổng hợp đối với đường đất khô và ướt theo bảng 4-6 như sau:

Bảng 4-6: Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến chất lượng phanh, đối với

đường đất

Đường φ f vo (km/h) Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

15,5577 3,4614 3,3445 29,02 25

Khô 0,45 0,039 26,2022 3,4614 4,2809 29,07 35

46,9589 3,4624 5,6522 29,08 50 Đất 7,9353 2,3038 2,7759 20,56 15

Ướt 0,32 0,095 12,2492 2,3038 3,3779 20,64 20

46,3821 2,3038 6,388 20,68 45

- 83 -

* Nhận xét:

Dựa vào đồ thị hình (4.22), (4.23), (4.24), (4.25), (4.26), (4.27) và bảng 4-6 tác

giả có nhận xét như sau:

Trong điều kiện mặt đường đất khô và ướt ta thấy với độ dốc mặt đường

không đổi α =100, khi thực hiện quá trình phanh với vận tốc phanh ban đầu càng lớn

thì quãng đường phanh, thời gian phanh càng tăng lên nhanh, riêng gia tốc phanh

không đổi mà luôn giữ nguyên giá trị và lực phanh không thay đổi nhiều.

Vậy ta biết nhà máy chế biến gỗ, rừng nguyên liệu khai thác với địa hình Việt

Nam thường ở vùng cao đồi núi trung du, điều kiện đường xá còn hạn chế và còn

nhiều đường đất dân sinh. Nên xe ô tô khi vận chuyển gỗ trên đường đất chạy

xuống dốc thực hiện quá trình phanh, người điều khiển xe cần chú ý giảm tốc độ xe

xuống thấp mới đảm bảo an toàn khi phanh trên đường, vận tốc cần giảm xuống

dưới 25 km/h đối với đường đất khô và dưới 20 km/h đối với đường đất ướt. Quan

trọng trước khi cho xe chạy xuống dốc, người lái xe cần phải về số thấp phù hợp,

giảm vận tốc xe xuống thấp ngay từ đầu để tránh sự trượt lết xe, xe bị mất điều

khiển lái dẫn đến tai nạn xảy ra.

4.2.2.2. Ảnh hưởng của tải trọng xe đến chất lượng phanh

* Điều kiện đầu của bài toán:

Hệ số bám của bánh xe ô tô với mặt đường nhựa là: 𝜑 = 0,783 ;

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h;

Góc dốc 𝛼 = 100 ; Hệ số cản lăn f = 0,013;

Thời gian chậm tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2.

Thông số thay đổi là tải trọng xe:

Xét tải trọng xe ô tô từ không tải (không có hàng), đến có hàng là:

m = 3195 kG; m = 5195 kG; m = 6695 kG.

Kết quả khảo sát xe chạy xuống dốc trên đường nhựa tốt, được thể hiện qua đồ

thị hình (4.28), (4.29), (4.30) và bảng 4-7 như sau:

- 84 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.28: Ảnh hưởng tải trọng ban đầu m0 = 3195 kG

- 85 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.29: Ảnh hưởng tải trọng ban đầu m0 = 5195 kG

- 86 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.30: Ảnh hưởng tải trọng ban đầu m0 = 6695 kG

- 87 -

Kết quả được tổng hợp đối với đường nhựa khô và sạch theo bảng 4-7 sau:

Bảng 4-7: Ảnh hưởng của tải trọng ban đầu đến chất lượng phanh

m(kG) Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

3195 13,5181 5,8689 2,3077 23,79

5195 13,5181 5,8689 2,3077 38,68

6695 13,5181 5,8689 2,3077 49,85

* Nhận xét :

Dựa vào đồ thị hình (4.28), (4.29), (4.30) và bảng 4-7 tác giả có nhận xét sau:

Khi tải trọng hàng thay đổi tăng dần lên, thì sự thay đổi của lực phanh cũng tăng

lên, còn quãng đường, thời gian và gia tốc phanh không thay đổi. Nên chỉ có lực

phanh là phụ thuộc và tỉ lệ thuận với tải trọng xe, tức là tải trọng tăng thì lực phanh

tăng, tải trọng giảm thì lực phanh giảm.

Vậy trong quá trình sử dụng xe ô tô Thaco HD72 vận chuyển gỗ khi chạy

xuống dốc (α=100) với vận tốc cho phép. Người lái xe chỉ cần tăng thêm lực đạp

phanh, để tăng lực phanh khi tăng tải trọng hàng của xe là đảm bảo an toàn.

4.2.3. Khảo sát các yếu tố thuộc về kết cấu xe

4.2.3.1. Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất lượng phanh

* Điều kiện đầu của bài toán:

Hệ số bám của bánh xe ô tô với mặt đường nhựa là: 𝜑 = 0,783 ;

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG;

Hệ số cản lăn f = 0,013; Góc dốc mặt đường 𝛼 = 100 ;

Thời gian chậm tác động của phanh ô tô là: tc1 = 0,2.

- Thông số thay đổi là cường độ tăng lực phanh k được khảo sát trên đường nhựa

khô và sạch là:

+ Nếu tốc độ tăng lực phanh k = 1; k = 2; k = 3;

- Kết quả khảo sát được thể hiện trên đồ thị: (4.31),(4.32),(4.33) và bảng (4-8).

- 88 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.31: Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k = 1

- 89 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.32: Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k = 2

- 90 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.33: Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh khi k = 3

- 91 -

Kết quả được tổng hợp đối với đường nhựa khô và sạch theo bảng 4-8 như sau:

Bảng 4-8: Ảnh hưởng của tốc độ tăng lực phanh đến chất lượng phanh

k Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

1 17,0614 5,4428 2,8428 46,87

2 13,5181 5,8689 2,3077 49,85

3 12,4288 7,7889 2,1405 50,44

* Nhận xét:

Khi tăng tốc độ tăng lực phanh (k) làm cho lực phanh tăng nhanh, nhanh đạt

đến giá trị cực đại, kết quả quãng đường phanh, thời gian phanh giảm xuống và gia

tốc phanh tăng lên. Còn khi giảm tốc độ tăng lực phanh (k) thì quãng đường phanh,

thời gian phanh sẽ tăng lên và gia tốc phanh giảm xuống.

Như vậy, đối với xe ô tô Thaco HD72 vận chuyển gỗ trên đường nhựa tốt chạy

xuống dốc, trong trường hợp nguy hiểm, khi đạp phanh nên chọn tốc độ đạp phanh

phù hợp, thì xe ô tô sẽ có thời gian phanh và quãng đường phanh là ngắn nhất.

4.2.3.2. Ảnh hưởng của thời điểm tác động phanh trên các cầu đến chất lượng phanh

* Điều kiện ban đầu của bài toán:

Hệ số bám của bánh xe ô tô với mặt đường nhựa là: 𝜑 = 0,783 ; Vận tốc bắt

đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG; Góc dốc 𝛼 = 100;

Hệ số cản lăn f = 0,013; Lực đạp phanh k = 2

Thông số thay đổi là thời gian chậm tác động phanh, được khảo sát trên đường

nhựa khô và sạch, thời gian chậm tác động của phanh ô tô là:

tc1 = 0,3; tc1 = 0,2; tc1 = 0.

Kết quả khảo sát được thể hiện trên hình (4.34), (4.35), (4.36) và bảng (4-9).

- 92 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.34: Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tc1 = 0,3

- 93 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.35: Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tc1 = 0,2

- 94 -

a, Đồ thị vận tốc và gia tốc của xe khi phanh theo thời gian

b, Đồ thị quãng đường phanh của xe khi phanh theo thời gian

c, Đồ thị lực phanh của xe khi phanh theo thời gian

Hình 4.36: Ảnh hưởng của thời gian chậm tác động phanh tc1 = 0

- 95 -

Kết quả được tổng hợp đối với đường nhựa khô và sạch theo bảng 4-9 như sau:

Bảng 4-9: Ảnh hưởng của thời gian tác động phanh đến chất lượng phanh

tc1 Sp(m) Jmax(m/s2) Tp(s) Pp (kN)

0,3 15,9337 7.7889 2,5084 49,98

0,2 13,5181 5,8689 2,3077 49,85

0 10,4022 5,844 2,0067 49,68

* Nhận xét:

Khi người lái xe càng chậm tác động phanh thì thời gian phanh, quãng đường

phanh và gia tốc phanh tăng lên càng nhiều, còn lực phanh không thay đổi nhiều.

Cho nên, nếu người lái xe có phản xạ nhanh, tác động phanh nhanh thì quãng đường

phanh, thời gian phanh càng rút ngắn lại. Còn gia tốc phanh cũng giảm xuống vì khi

chậm thời gian tác động phanh làm cho vận tốc của xe chạy xuống dốc theo quán

tính đã tăng lên, khi này gia tốc phanh cực đại phải tăng theo mới đảm bảo hiệu quả

phanh.

Như vậy, khi cho thay đổi thời gian tác động cơ cấu phanh sẽ làm ảnh hưởng

lớn đến quãng đường và thời gian phanh. Nên trong quá trình sử dụng và bảo dưỡng

sửa chữa xe, cần phải điều chỉnh cơ cấu phanh cũng như khe hở má phanh và trống

phanh đến giá trị nhỏ nhất cho phép về yêu cầu kỹ thuật, để đạt được hiệu quả

phanh xe là tốt nhất. Còn người lái xe cần có sự phán đoán và phảm xạ nhanh tác

động phanh càng sớm thì hiệu quả phanh càng cao, giúp đảm bảo an toàn khi xử lý

quá trình phanh xe ô tô.

4.3. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính ổn định hướng chuyển động khi

phanh

Ta giải phương trình vi phân chuyển động của ô tô xoay quanh trọng tâm

(3.54) để khảo sát tính ổ định hướng của ô tô khi phanh.

- 96 -

4.3.1. Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng chuyển động

* Điều kiện đầu của bài toán:

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG;

Khoảng cách ngang cơ sở của xe B = 1,650 m; Chiều dài cơ sở cùa xe L0 = 3,735m;

Lực phanh thay đổi từ 1000 ÷ 5300 (N).

* Kết quả khảo sát:

Hình 4.37: Ảnh hưởng của độ lệch lực phanh đến góc lệch hướng chuyển động

Quan sát đồ thị hình 4.37, ta nhận thấy độ lệch lực phanh bên trái và bên phải

càng lớn thì góc lệch hướng chuyển động cũng tăng lên.

Ví dụ: độ lệch lực phanh là 2500N thì góc lệch hướng chuyển động của xe là 1,50,

hay: độ lệch lực phanh là 5000N thì góc lệch hướng chuyển động của xe là 30. Vậy

người sử dụng xe khi kiểm tra, bảo dưỡng hoặc sửa chữa hệ thống phanh cần phải

điều chỉnh sao cho khe hở của guốc phanh và tang trống phanh đúng tiêu chuẩn của

hãng xe, kiểm tra bổ sung dầu phanh đầy đủ ..., để giảm xuống thấp nhất độ lệch lực

phanh giữa hai bên, nhằm hạn chế góc lệch hướng chuyển động của xe khi phanh,

giúp người sử dụng yên tâm khi chạy xe trên đường.

4.3.2. Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển động

* Điều kiện đầu của bài toán:

Vận tốc bắt đầu phanh V0 = 30 km/h; Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG;

Khoảng cách ngang cơ sở của xe B = 1,650 m;

Chiều dài cơ sở cùa xe L0 = 3,735m; Hệ số bám φ thay đổi từ 0,5 ÷ 0,8.

- 97 -

* Kết quả khảo sát:

Hình 4.38: Ảnh hưởng của hệ số bám đến góc lệch hướng chuyển động

Hình 4.38 thể hiện đường đồ thị cho ta thấy góc lệch hướng chuyển động của

xe khi phanh giảm dần khi hệ số bám tăng lên. Chứng tỏ góc lệch hướng chuyển

động khi phanh phụ thuộc rất nhiều vào hệ số bám của xe.

Vậy trong quá trình khai thác và sử dụng xe ô tô Thaco HD72 chúng ta nên

vận chuyển hàng đúng tải trọng cho phép, thay mới lốp xe (vỏ xe) khi sử dụng hết

số km quy định của nhà sản xuất và không được chạy xe khi lốp xe đã mòn quá tiêu

chuẩn cho phép. Vì khi lốp xe mòn sẽ làm giảm hệ số ma sát của xe, dẫn đến tăng

góc lệch hướng chuyển động của xe ô tô khi phanh, gây nguy hiểm cho xe trong quá

trình vận chuyển hàng tham gia giao thông trên đường.

4.3.3. Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển động

* Điều kiện đầu của bài toán:

Khối lượng toàn bộ xe m = 6695 kG; Khoảng cách ngang cơ sở của xe

B = 1,650 m; Chiều dài cơ sở cùa xe L0 = 3,735m; Hệ số bám φ = 0,783.

* Kết quả khảo sát:

- 98 -

Hình 4.39: Ảnh hưởng của vận tốc xe đến góc lệch hướng chuyển động

Theo hình 4.39: Tác giả thấy góc lệch hướng chuyển động của xe không phụ

thuộc nhiều vào vận tốc của xe. Vì với vận tốc xe là 15 m/s thì góc lệch hướng khi

phanh khoảng 0,13670; với vận tốc xe là 20 m/s thì góc lệch hướng khi phanh

khoảng 0,2370, với vận tốc xe là 30 km/h thì góc lệch hướng khi phanh khoảng

0,53840.

Vậy trong quá trình sử dụng xe tải Thaco HD72, với kết cấu, chất lượng xe,

hiệu lực phanh đều tốt và điều kiện mặt đường nhựa khô cùng độ dốc vừa

phải(100)…, thì lái xe yên tâm trong quá trình phanh xe trên đường dốc vì sự lệch

hướng chuyển động của xe khi phanh là không đáng kể.

- 99 -

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ

1. Kết luận

Qua nghiên cứu tổng quan, tìm hiểu cơ sở lý thuyết, xây dựng mô hình tính

toán và ứng dụng phần mềm matlab được trình bày trong luận văn đã đạt được một

số kết quả như sau:

Đã xây dựng được mô hình tính toán, khảo sát động lực học quá trình phanh

của xe ô tô tải Thaco HD72 vận chuyển gỗ trên đường xuống dốc.

Đã lập được phương trình vi phân động lực học quá trình phanh, đánh giá hiệu

quả phanh xe ô tô tải Thaco HD72 - 3,5 tấn khi chạy xuống dốc, với điều kiện

đường nhựa khô – sạch và đường đất khô - ướt.

Đã ứng dụng phần mềm matlab để giải phương trình vi phân động lực học quá

trình phanh xe ô tô Thaco HD72 vận chuyển gỗ khi chạy xuống dốc. Tìm ra các giá

trị thông số chính xác về: quãng đường phanh, thời gian phanh, gia tốc phanh và lực

phanh các bánh xe …, được thể hiện qua các đồ thị, bảng tổng hợp trong từng

trường hợp thay đổi giá trị đầu vào.

Đã khảo sát được ảnh hưởng của lực phanh, hệ số bám, vận tốc xe đến góc

lệch hướng chuyển động của ô tô khi phanh trên đường dốc dọc.

Kết quả đánh giá hiệu quả phanh được tổng hợp số liệu thành bảng biểu, nhằm

quan sát, so sánh, đánh giá, nhận xét một cách thuận tiện, đảm bảo độ tin cậy và

nhanh chóng.

Chương trình tính toán, xử lý số liệu được sử dụng phần mềm matlab trên máy

tính cá nhân rất thuận lợi, cho phép khảo sát nhiều phương án, khi thay đổi các

thông số ảnh hưởng khác nhau và có thể áp dụng vào khảo sát cho các loại xe ô tô

tải khác.

Với những kết quả tính toán khảo sát được trong luận văn, sẽ giúp cho người

sử dụng xác định các thông số ảnh hưởng đến an toàn khi tham gia giao thông, từ đó

khai thác và sử dụng xe ô tô Thaco HD72 sản xuất tại Việt Nam đạt hiệu quả cao về

kinh tế, Đồng thời hạn chế thấp nhất những tai nạn xảy ra cho xe ô tô và người.

- 100 -

2. Kiến nghị

Sau khi hoàn thành đề tài “Nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải

THACO HD72 sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ ”. Với những kết quả đạt

được, Tác giả thấy rằng vấn đề nghiên cứu về động lực học quá trình phanh của xe

ô tô là những vấn đề khá phức tạp và còn nhiều vấn đề cần được tiếp tục quan tâm.

Do thời gian có hạn và kinh phí không cho phép, nên luận văn mới chỉ làm

được nghiên cứu lý thuyết qua ứng dụng phần mềm matlab và nghiên cứu thực

nghiệm tìm: tọa độ trọng tâm xe, hệ số bám, hệ số cản lăn của ô tô trên đường bằng

với mặt đường nhựa và mặt đường đất. Vì vậy theo tác giả cần:

- Tiếp tục nghiên cứu động lực học quá trình phanh ô tô tải THACO HD72 sản

xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ, theo các phương án đã nghiên cứu và kiểm

chứng các kết quả tính toán trên thực tế (nghiên cứu thực nghiệm các phương án) để

kết quả đạt được trong luận văn nghiên cứu có tính thuyết phục cao hơn.

- 101 -

TÀI LIỆU THAM KHẢO

Tiếng Việt

[1]. Nguyễn Thanh Bình (2011), Khảo sát ổn định hướng chuyển động của ô tô

trong quá trình phanh ô tô hai cầu, Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội.

[2]. Bộ Nông nghiệp và Phát triển Nông thôn 2013

http://www.agroviet.gov.vn/en/Pages/news_detail.aspx?NewsId=881&Page=1

[3]. Nguyễn Văn Bình, Luận văn thạc sĩ (2010), Khảo sát ảnh hưởng của một số

thông số đến hiệu quả phanh của ô tô khách sản xuất lắp ráp tại Việt nam,

Trường Đại học Giao thông vận tải, TPHCM.

[4]. Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái (2003), Lý thuyết ô tô –

máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[5]. Nguyễn Hữu Cẩn (2004), Phanh ô tô – Cơ sở khoa học và thành tựu mới, Nhà

xuất bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[6]. Nguyễn Hữu Cẩn, PGS.TS. Phạm Hữu Nam (2004), Thí nghiệm ô tô, Nhà xuất

bản khoa học và kỹ thuật, Hà Nội.

[7]. Nguyễn Tài Cường, Luận văn thạc sĩ (2007), Nghiên cứu động lực học quá

trình phanh liên hợp máy kéo SHIBAURA-3000A khi vận chuyển gỗ rừng

trồng, trường Đại học nông nghiệp I, Hà Nội.

[8]. Nguyễn Sĩ Đỉnh, Đề tài học viện (2009), Cải tiến hệ thống phanh khí nén một

dòng thành hai dòng có bộ điều hòa lực phanh, Trường Đại học kỹ thuật Lê

Quý Đôn.

[9]. Nguyễn Sĩ Đỉnh, Đề tài học viện (2010), Cải tiến hệ thống phanh dẫn động

bằng thủy lực trên ô tô quân sự, Trường Đại học kỹ thuật Lê Quý Đôn.

[10]. Võ Văn Hường, Nguyễn Tiến Dũng, Dương Ngọc Khánh, Đàm Hoàng Phúc

(2014), Động lực học ô tô, Nhà xuất bản giáo dục Việt Nam.

[11]. La Văn Hiển (2005), Nhập môn matlab Access, Nhà xuất bản Khoa học và kỹ

thuật, Hà Nội.

[12]. Vũ Duy Khiêm, Luận văn thạc sĩ (2008), Nghiên cứu động lực học quá trình

- 102 -

phanh trên xe ô tô có trang bị hệ thống phanh ABS, Trường Đại học Nông

nghiệp I, Hà Nội.

[13]. Vũ Trí Luân, Luận văn thạc sĩ (2012), Nghiên cứu phương pháp tính quãng

đường phanh của ô tô tải có kể đến thời gian chậm tác dụng của hệ thống,

Trường Đại học Giao thông vận tải, TPHCM.

[14]. Vũ Đức Lập (2011), Động lực học phanh ô tô, Nhà xuất bản Quân đội nhân

dân, Hà Nội.

[15]. Lê Văn Thái (2015), Động lực học kéo và phanh, Bài giảng cao học trường

Đại học lâm nghiệp, Hà Nội.

[16]. Trần Đình Việt, Luận văn thạc sĩ (2014), Động lực học phanh thủy khí–thiết

kế cơ cấu an toàn cho hệ thống phanh thủy khí trên xe Huyndai, Trường Đại

học Sư phạm kỹ thuật Thủ Đức, TPHCM.

[17]. Lê Đức Trung, Luận văn thạc sĩ (2012), Nghiên cứu khảo sát chuyển động

của ô tô trong quá trình phanh, Trường Đại học Giao thông vận tải,

TPHCM.

[18]. Tổng cục Lâm nghiệp Việt Nam

http://vietnamforestry.org.vn/mediastore/fsspco/2013/08/09/ForestryOfVietNa

m_2012_(Mark_edit)_Hoan_finalized_25_1_2013.pdf

[19]. Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng quá trình phanh xe và đề

xuất các giải pháp nâng cao độ ảnh hưởng an toàn chuyển động của ô tô, Học

viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội.

[20]. Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực học phanh ô tô, Luận văn Thạc sĩ,

Học viện kỹ thuật quân sự, Hà Nội.

[21]. Phan Đắc Yến, luận văn thạc sĩ kỹ thuật (2006), Nghiên cứu mô hình động

lực học quá trình phanh của liên hợp máy vận chuyển trên đường đồi dốc,

Trường Đại học Nông nghiệp I, Hà Nội.

[22]. www. OTO - HUI.com

…………..

- 103 -

Tiếng Anh

[23]. Engel, H.G., Bachman, Th., Eichhorn, U., and Saame, Ch (1993), Dynamical

Behaviour of Brake-Disc Geometry as cause of Brake Judder, Proceedings,

EAEC 4th International Conference on Vehicle and Traffic System

Technology, Vol 1, pp. 465-481, Strasbourg, France.

[24]. Fieldhouse J.D, Newcomb P (1993), The application of holographic

interferometry to the study of disc brake noise, SAE930805.

[25]. Felske, A., Hoppe, G., Matthai, H (1978), Oscillations In Squealing Disk

Brakes - Analysis Of Vibration Modes By Holographic Interferometry, SAE

Paper No. 780333.

[26]. Fieldhouse J.D (1993), An Analysis of Disc Brake Noise using Holographic

Interferometry, PhD Thesis, Huddersfield University.

[27]. Fieldhouse J.D. and Newcomb T.P (1996), Optical Sensors for Automotive

Applications, Huddersfield University.

[28]. Haigh, M.J, Smales, H., and Abe, M(1993), Vehicle Judder under Dynamic

Braking caused by Disc Thickness Variation, Braking of Road Vehicles, pp.

247-258. London. I.Mech.E. paper C444/022/93.

[29]. Hideki Murakami, Akira Nagae (1996), An Experimental study of tire friction

coefficient for braking performance, Journal of SAE.

[30]. Inoue, H (1986), Analysis of Brake Judder caused by Thermal Deformation of

Brake Disc Rotors, Proceedings, 21th FISITA Congress, Belgrade, pp. 213-

219, paper 865131.

[31]. Jacobsson, H (1997), Wheel Suspension related Disc Brake Judder, Proc,

ASME Design Engineering Technical Conferences, Sacramento, California.

[32]. Kao, T. K., Richmond, J. W, and Douarre, A (1998), Thermo-Mechanical

Instability in Braking and Brake Disc Thermal Judder; an Experimental and

Finite Element Study, Proceedings, The 2nd International Seminar on

Automotive Braking, Recent Developments and Future Trends, IMechE,

Leeds, UK.

- 104 -

[33]. Kim, M-G, Jeong, H-I, and Yoo, W-S (1996), Sensitivity Analysis of Chassis

System to Improve Shimmy and Brake Judder Vibration on Steering Wheel,

SAE Special Publications, no. 1136, pp 59-70.

[34]. Klein, H.C. and Strien. H (1975), "HydraulicaJly Boosted Brakes An

lmportant Part ofCentraJ Hydraulic Systems, SAE Paper No. 750867, Society

of Automotive Engineers, Warrendale.

[35]. Lang, A.M., Schafer, D.R Newcomb, T.P., Brooks, P.C (1993), Brake Squeal -

The Influence Of Rotor Geometry, IMechE Paper No. C444/016.

[36]. Lang A.M (1994), An Investigation into Heavy Vehicle Drum Brake Squeal,

PhD Thesis, Loughborough University of Technology.

[37]. Limpert, R (1975), Cooling Analysis of Disc Brake Rotors," SAE Paper No.

751014, Society of AUlomotive Engineers, Warrendale. Pa.

[38]. Matsushima, T., Nishiwaki, M., Masumo, H., Ito, S (1997), FEM Analysis Of

Low Frequency Disc Brake Squeal (In Case Of Opposed Type Caliper), SAE

Paper No. 973020.

[39]. Millner, N (1978), An Analysis Of Disc Brake Squeal, SAE Paper No. 780332.

[40]. Murphy,R.,et01 (1972), Bus. Truck, Tractor-Trailer Braking System

PerfolTtlance, US Department ofTransportation Cootract-Trailer.

[41]. R. Limpert (1992), Brake design and safety, Published by: Society of

Automotive Engineering, Inc.

[42]. Wang Yuexin (2006), The Research and Production of Flat Slab Automobile

Brake Tester, Master Degree thesis. Harbing, China: Harbin Engineering

University, in Chinese.

- 105 -

PHỤ LỤC

Function % Chương trinh tinh toan Đong luc hoc qua trinh phanh xe ô tô Thaco HD72 chay xuong doc %

clear all clc close all syms alpha phi k tc1 f t m = 6695; % khoi luong g = 9.8; tt=linspace(0,10,300); alpha = deg2rad(10); %goc doc mat duong phi = 0.7; %he so bam k = 2; %cuong do phanh f = 0.013; %he so can lan tc1 = 0.2; %thoi gian cham G = m*g; %tai trong v0 = 30/3.6; %van toc dau %% %===========================GIAI VOI phi=0.7================================ giatoc = -g*(phi*cos(alpha)*(1-exp(-k*(tt- tc1)))+cos(alpha)*f-sin(alpha)); [T,Y]= ode45(@ptvp,tt,[0 v0 alpha phi k f tc1]); % xu ly so lieu tam = find(Y(:,2)>=0); nv = tam(end); %thoi diem cuoi T = tt(1:nv); %chan thoi gian Y = Y(1:nv,:); V=Y(:,2); S=Y(:,1); giatoc = giatoc(1:nv); Pp = G*cos(alpha)*phi*(1-exp(-k*(T-tc1))); tim = find(Pp<=0); Pp(tim)=0; % ve do thi c1= strcat(' m= ', num2str(m), ' kG ;'); c2= strcat(' v0= ', num2str(3.6*v0), ' km/h; '); c3= strcat(' Alfa= ',num2str(rad2deg(alpha)),'^o'); k=strcat(' k= ', num2str(k)); tc1=strcat(' tc1= ', num2str(tc1)); % ve do thi van toc gia toc hold on plot(T,Y(:,2),'--r','LineWidth',6) %ve van toc

- 106 -

plot(T,giatoc,'b','lineWidth',6) %ve gia toc h= legend('VAN TOC','GIA TOC'); set(h,'Location','SouthWest'); grid on title(strcat('DO THI VAN TOC VA GIA TOC (',c1,c2,c3,')')) xlabel('Thoi gian t [s]') ylabel(' Jx [m/s^2], V [m/s]') tx = text(T(end),V(end),'V'); tx.FontSize = 26; tx= text(T(end),giatoc(end),'Jx'); tx.FontSize = 26; jmax= max(abs(giatoc)); jmmax=strcat('J_m_a_x= ',num2str(jmax),'m/s^2'); tx = text(T(end)*3/4,v0,jmmax); tx.FontSize = 26; set(gca,'fontsize', 26); hold off % ve do thi quang duong figure hold on plot(T,S,'g','LineWidth',6) plot([T(end) T(end)],[0 S(end)],'--r') grid on title(strcat('DO THI QUANG DUONG PHANH (',c1,c2,c3,')')) xlabel('Thoi gian t [s]') ylabel('Sp [m]') Sp=strcat('Sp= ',num2str(S(end)),'m'); tx = text(T(end)/2,S(end),Sp) ; tx.FontSize = 26; Tpm=strcat('Tp= ',num2str(T(end)),'s'); tx = text(T(end),2.5,Tpm); tx.FontSize = 26; set(gca,'fontsize', 26) xlim([0,3]); hold off % ve do thi luc phanh figure plot(T,Pp,'-.m','LineWidth',6) grid on title(strcat('LUC PHANH (',c1,c2,c3,')')) xlabel('Thoi gian t [s]') ylabel(' p_p[N]') tx = text(T(end),Pp(end),'Pp') ;

- 107 -

tx.FontSize = 26; set(gca,'fontsize', 26) %======================================================% function % Phuong trinh vi phan % function dy=ptvp(t,y) alpha = y(3); %goc doc can lan phi = y(4); %he so bam k = y(5); %cuong do phanh f = y(6); %he so can lan tc1 = y(7); dy = zeros(7,1); g = 9.81; %y(1) quang duong dy(1)=y(2); %y(2) la van toc dy(2)=-g*(phi*cos(alpha)*(1-exp(-k*(t-tc1)))+cos(alpha) *f-sin(alpha)); end

Function % Chương trình tính góc lệch hướng chuyển động khi phanh xe ô tô HD72 %

clear all clc close all g=9.8; phi = linspace (0.5,0.8,100) ; %he so bam v0 = 30/3.6; %van toc dau B = 1.650; m = 6695; l = 3.735; delta_P=5300; % Pp_ph-Pp_tr 15% luc phanh tong; Iz=0.5*m*l^2; %% beta=((delta_P*B)*v0^2)./(4*Iz*(phi*g).^2); % ve do thi do lech luc phanh anh huong goc lech figure plot(phi,rad2deg(beta),'r','LineWidth',6) grid on title('ANH HUONG CUA HE SO BAM LEN GOC LECH') xlabel('He so bam') ylabel('Goc lech beta [Do]') set(gca,'FontSize',26); %%