Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô tô

Chia sẻ: _ _ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:75

Thêm vào BST

Báo xấu

51
lượt xem 6
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Mục tiêu của đề tài "Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô tô" xây dựng được phương pháp nghiên cứu cho phép đánh giá ảnh hưởng của dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Khoa học: Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô tô

ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP ---------------------------------- HOÀNG ANH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG LIÊN KẾT GIỮA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TÔ LUẬN VĂN THẠC SĨ KHOA HỌC Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Thái Nguyên - Năm 2018
ĐẠI HỌC THÁI NGUYÊN TRƯỜNG ĐẠI HỌC KỸ THUẬT CÔNG NGHIỆP HOÀNG ANH THÁI NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG LIÊN KẾT GIỮA HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TÔ LUẬN VĂN THẠC SỸ KHOA HỌC Chuyên ngành: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC Mã số: 80520116 KHOA CHUYÊN MÔN NGƯỜI HƯỚNG DẪN TRƯỞNG KHOA KHOA HỌC PGS.TS. Lê Văn Quỳnh TS. Dương Thế Hùng PHÒNG ĐÀO TẠO Thái Nguyên - 2018
i LỜI CAM ĐOAN Họ và tên: Hoàng Anh Thái Học viên: Lớp cao học K19- Trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp- Đại học Thái Nguyên. Nơi công tác: Trường cao đẳng Lào Cai Tên đề tài luận văn thạc sỹ: Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô tô Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí Động lực Mã số: 80520116 Sau gần hai năm học tập, rèn luyện và nghiên cứu tại trường, em lựa chọn thực hiện đề tài luận văn tốt nghiệp: Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô tô. Được sự giúp đỡ và hướng dẫn tận tình của thầy giáo TS. Dương Thế Hùng và sự nổ lực của bản thân, đề tài đã được hoàn thành đáp ứng được nội dung đề tài thạc sĩ kỹ thuật cơ khí động lực. Em xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của cá nhân em. Các số liệu, kết quả có trong luận văn là trung thực và chưa từng được công bố trong bất kỳ một công trình nào khác trừ công bố của chính tác giả. Thái Nguyên, ngày….. tháng….. năm 2018 HỌC VIÊN Hoàng Anh Thái
ii LỜI CẢM ƠN Trong thời gian học tập nghiên cứu làm đề tài luận văn thạc sĩ, em đã tiếp nhận được sự truyền đạt trao đổi phương pháp tư duy, lý luận của quý thầy cô trong Nhà trường, sự quan tâm giúp đỡ tận tình của tập thể giảng viên Nhà trường, khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, quý thầy cô giáo trường Đại học Kỹ thuật Công nghiệp –Đại học Thái Nguyên, gia đình và các đồng nghiệp. Em xin chân thành cảm ơn đến Ban giám hiệu Nhà trường, Tổ đào tạo Sau đại học - Phòng đào tạo, quý thầy cô giáo tham gia giảng dạy đã tận tình hướng dẫn tạo điều kiện để em hoàn thành luận văn này. Em cũng xin bày tỏ biết ơn sâu sắc đến thầy giáo TS. Dương Thế Hùng và tập thể cán bộ giáo viên khoa Kỹ thuật Ô tô & MĐL, hội đồng bảo vệ đề cương đã hướng dẫn cho em hoàn thành luận văn theo đúng kế hoạch và nội dung đề ra. Trong quá trình, thời gian thực hiện mặc dù đã có nhiều cố gắng song do kiến thức và kinh nghiệm chuyên môn còn hạn chế nên chắc chắn luận văn còn nhiều thiếu sót, rất mong được sự đóng góp quý báu của quý thầy cô và các bạn đồng nghiệp tiếp tục trao đổi đóng góp giúp em để luận văn được hoàn thiện hơn. Xin chân thành cảm ơn! HỌC VIÊN Hoàng Anh Thái
iii MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN .............................................................................................. i LỜI CẢM ƠN ................................................................................................... ii MỤC LỤC ........................................................................................................ iii DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ .................................................. v DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT ...................................... ix LỜI NÓI ĐẦU .................................................................................................. 1 CHƯƠNG 1 - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN ................................................ 3 1.1.Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ô tô và các chỉ tiêu đánh giá 3 1.1.1.Khái niệm độ êm dịu chuyển động của ô tô ...................................... 3 1.1.2.Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động ............ 4 1.1.2.1. Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động ............... 4 1.1.2.2. Chỉ tiêu cường độ dao động ........................................................... 5 1.1.2.3 Chỉ tiêu về tải trọng động ............................................................... 6 1.2.Tổng quan về các công bốkhoa học liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu . 7 1.3.Kết luận chương 1 .................................................................................. 12 1.3.1.Mục tiêu của đề tài ........................................................................... 12 1.3.2. Đối tượng và phạm vi nghiên cứu .................................................. 12 1.3.3. Phương pháp nghiên cứu ................................................................ 12 CHƯƠNG 2 - PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA DAO ĐỘNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ ................................................................ 14 2.1. Đặt vấn đề ............................................................................................. 14 2.1.1 Phương pháp mô phỏng thông qua thiết lập hệ phương trình vi phân liên kết giữa các vật trong hệ .................................................................... 16 2.1.2. Phương pháp mô phỏng thông qua mô tả các vật và liên kết ......... 17
iv 2.2. Phương pháp xây dựng mô hình tính toán nghiên cứu ảnh hưởng củadao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô ................................................................................................................... 18 2.2.1 Xây dựng mô hình dao động hệ thống truyền lực ........................... 18 2.2.2. Xây dựng mô hình dao động ô tô ................................................... 31 2.2.3. Xây dựng mô hình dao động nghiên cứu ảnh hưởng của dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô .. 34 2.3 Mô hình toán học mô phỏng ảnh hưởng của dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô ................................ 36 2.4. Kết luận chương 2 ................................................................................. 38 CHƯƠNG 3 - MÔ PHỎNG ẢNH HƯỞNG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC VÀ HỆ THỐNG TREO ĐẾN ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ........ 40 3.1. Xây dựng mô hình mô phỏng ............................................................... 40 3.1.1 Xác định nguồn kích thích từ động cơ đốt trong ............................. 41 3.1.2. Xác định kích thích từ mặt đường .................................................. 43 3.2. Mô phỏng và phân tích kết quả ............................................................. 44 3.2.1. Ảnh hưởng của dao động xoắn động cơ và hệ thống truyền lực .... 45 3.2.2. Ảnh hưởng của dao động hệ thống treo .......................................... 53 3.3. Kết luận chương 3 ................................................................................. 59 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 60 TÀI LIỆU THAM KHẢO ............................................................................... 61
v DANH MỤC CÁC HÌNH ẢNH VÀ ĐỒ THỊ Hình 2.1. Sơ đồ các phương pháp mô phỏng .................................................. 15 Hình 2.2 – Mô hình cơ học và sơ đồ động lực học tương ứng ....................... 22 Hình 2.3 - Chuyển đổi từ mô hình cơ học sang mô hình động lực học .......... 23 Hình 2.4 - Các bước đơn giản hoá hệ thống động lực ................................... 29 Hình 2.5 - Sơ đồ hóa khối lượng được treo .................................................... 32 Hình 2.6 - Sơ đồ hóa khối lượng không được treo ......................................... 32 Hình 2.7 Mô hình hóa hệ thống treo .............................................................. 33 Hình 2.8 - Sơ đồ dao động tương đương của ô tô [] ....................................... 33 Hình 2.9 - Mô hìnhnghiêncứuảnhhưởngcủadao độnghệthốngtruyềnlựcvà hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô ............................................. 36 Hình 3.1 - Sơ đồ cấu trúc Simulink mô phỏng dao động liên kết giữa động cơ và hệ thống truyền lực ..................................................................................... 40 Hình 3.2 - Mô hình Simulink - Simscape mô phỏng động cơ đốt trong ........ 41 Hình 3.3. Sự phụ thuộc của mô men động cơ theo thời gian khi động cơ có số xilanh khác nhau.............................................................................................. 42 Hình 3.4 - Quan hệ giữa mô men, tốc độ động cơ 4 xilanh theo thời gian ở mức ga khác nhau. ................................................................................................... 43 Hình 3.5 - Kết quả mô phỏng mấp mô mặt đường theo tiêu chuẩn ISO - loại C ......................................................................................................................... 44 Hình 3.6 - Sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 khi chịu kích thích từ đường và động cơ ............................................................................................ 46 Hình 3.7 - Sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 .................................... 46 khi chịu kích thích động cơ ............................................................................. 46 Hình 3.8- So sánh sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 ........................ 47 khi chịu và không chịu kích thích động cơ ..................................................... 47
vi Hình 3.9 - Sự thay đổi của mô men trên bán trục M23 khi chịu kích thích từ đường và động cơ ............................................................................................ 47 Hình 3.10 - Kết quả tính toán mô men xoắn trên khâu M35............................ 48 khi ô tô sử dụng động cơ có số xilanh khác nhau ........................................... 48 Hình 3.11. Giá trị gia tốc dao động theo phương thẳng đứng (a) và bình phương trung bình của gia tốc (b) khi ô tô di chuyển trên đường ISO C class [14] .... 49 Hình 3.12. Quan hệ giữa az, arms và số xilanh động cơ khi ô tô chưa chuyển động và động cơ vận hành ở chế độ bướm ga mở cực đại.............................. 50 Hình 3.13 Sự thay đổi của gia tốc dao động theo phương thẳng đứng và giá trị bình phương trung bình của nó khi ô tô chưa chuyển động, động cơ vận hành ở các chế độ mở bướm ga khác nhau. ................................................................ 51 Hình 3.14 - Gia tốc dao động của ô tô khi xe đứng yên và chỉ chịu tác động của dao động của ĐCĐT........................................................................................ 52 Hình 3.15 - Sự thay đổi của gia tốc ô tô theo phương thẳng đứng khi chịu và không chịu tác động của đường ...................................................................... 52 Hình 3.16 - Sự thay đổi của gia tốc dao động cầu trước theo thời gian khi có kể đến và không kể đến tác động từ động cơ....................................................... 53 Hình 3.17 - Sự thay đổi của gia tốc dao động cầu trước và cầu sau theo thời gian khi có kể đến tác động từ động cơ .......................................................... 54 Hình 3.18 - Sự thay đổi của giá trị lực từ cầu trước tác dụng lên khung xe khi có kể đến và không kể đến tác động từ động cơ ............................................. 55 Hình 3.19- Sự thay đổi của giá trị lực từ các cầu xe tác dụng lên khung xe khi có kể đến và không kể đến tác động từ động cơ ............................................. 55 Hình 3.20 - Sự phụ thuộc của awz vào độ cứng của hệ thống treo trước và sau khi xe chỉ chịu kích thích dao động từ động cơ .............................................. 56 Hình 3.21 - Sự phụ thuộc của awz vào độ cứng của hệ thống treo trước và sau khi xe chỉ chịu kích thích dao động từ động cơ và mấp mô mặt đường ......... 56
vii Hình 3.22 - Sự phụ thuộc của awz vào độ cứng của hệ thống treo trước và sau khi xe chỉ chịu kích thích từ mấp mô mặt đường ........................................... 57 Hình 3.23- Sự phụ thuộc của awz vào hệ số cản của hệ thống treo trước và sau khi xe chỉ chịu kích thích từ mấp mô mặt đường ........................................... 57 Hình 3.24 - Sự phụ thuộc của awz vào hệ số cản của hệ thống treo trước và sau khi xe chỉ chịu kích thích dao động từ động cơ và mấp mô mặt đường ......... 58
viii DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631 - 1 .............. 4
ix DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa x , y ,z Chuyển động góc theo ba phương x,y,z B m Bề rộng cơ sở của xe L m Chiều dài cơ sở của xe a,b m Tọa độ trọng tâm của xe m kg Khối lượng HTTL Hệ thống truyền lực ĐLH Động lực học ĐCĐT Động cơ đốt trong 4WD Hệ thống truyền lực 4 bánh chủ động
1 LỜI NÓI ĐẦU Ngày nay cùng với sự phát triển vượt bậc của ngành công nghiệp thì ngành công nghiệp ôtô cũng đã và đang từng bước phát triền. Trong số các ngành công nghiệp sản xuất dân dụng, ngành ôtô có liên kết đầu vào và đầu ra rộng nhất và sự phối hợp công nghệ cao nhất. Do vậy ngành này có ảnh hưởng lớn đến quá trình công nghiệp hóa của nền kinh tế quốc dân, chính bởi lý do đó việc thúc đẩy ngành công nghiệp ôtô thành công trở nên rất quan trong. Hệ thống treo có một vai trò quan trọng nhằm nâng cao độ êm dịu chuyển động của xe cũng như giảm các tác động xấu đến mặt đường giao thông. Nghiên cứu độ em dịu chuyển động đã và đang nhiều nhà nghiên cứu quan tâm cải tiến thiết kế theo hướng nâng cao hiệu quả sử dụng của nó. Xuất phát từ ý tưởng nghiên cứu em đã chọn đề tài “Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô tô” dưới sự hướng dẫn khoa học thầy giáo TS. Dương Thế Hùng. Mục tiêu của đề tài Xây dựng được phương pháp nghiên cứu cho phép đánh giá ảnh hưởng của dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô Đối tượng và phạm vi nghiên cứu Nghiên cứu ảnh hưởng của dao động liên kết giữa hệ thống truyền lực và hệ thống treo ô tô 2 cầu, 4 bánh chủ động. Phương pháp nghiên cứu Nghiên cứu bằng phương pháp mô phỏng lý thuyết với sự trợ giúp của phần mềm Matlab-Simulink 2015. Nội dung chính của đề tài Chương 1 - Nghiên cứu tổng quan
2 Chương 2 - Phương pháp nghiên cứu ảnh hưởng của dao động hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô Chương 3 - Mô phỏng ảnh hưởng của hệ thống truyền lực và hệ thống treo đến độ êm dịu chuyển động của ô tô Kết luận Do điều kiện vừa nghiên cứu vừa công tác cũng như hạn chế về mặt thời gian cũng như mặt kiến thức chắc chắn luận văn không tránh khỏi sự thiếu xót, rất mong được sự đóng góp ý bổ sung thêm của quý thầy, cô giáo và các bạn đồng nghiệp để luận văn được hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. ! Thái Nguyên, ngày tháng năm 2018 HỌC VIÊN Hoàng Anh Thái
3 CHƯƠNG 1 - NGHIÊN CỨU TỔNG QUAN 1.1.Tổng quan về độ êm dịu chuyển động của ô tô và các chỉ tiêu đánh giá 1.1.1.Khái niệm độ êm dịu chuyển động của ô tô Trong quá trình khai thác ô tô chúng ta thấy rằng các yếu tố về mặt kết cấu của xe và các yếu tố từ bên ngoài như chất lượng bề mặt đường, sự vận hành của người lái có tác động rất lớn đến độ êm dịu chuyển động của xe. Những dao động này thông thường có ảnh hưởng xấu đến hiệu quả làm việc của ô tô. Thứ nhất, những dao động không mong muốn này ảnh hưởng xấu đến hàng hóa, tuổi thọ của các cụm chi tết trên xe và đặc biệt là ảnh hưởng xấu tới sức khỏe của hành khách ở trên xe. Thứ hai, qua nghiên cứu thấy rằng đối với ô tô vận tải khi khai thác ở chất lượng bề mặt đường xấu thì vận tốc trung bình giảm 40% đến 50%, quãng đường khai thác giữa hai kì đại tu giảm 35% đến 40%, suất tiêu hao nhiên liệu tăng 50%-70%... điều này kéo theo năng suất vận chuyển giảm 35% đến 40% và giá thành vận chuyển tăng 50% đến 60% . Thứ ba, đối với những người làm nghề lái xe, trong trường hợp họ phải làm việc một thời gian dài dưới điều kiện lao động rung xóc, dao động nhiều sẽ gây ra mỏi mệt cơ thể, ức chế thần kinh dẫn đến nguy hiểm trong khi vận hành xe. Nhiều nghiên cứu đã cho thấy con người nếu phải chịu đựng lâu trong môi trường dao động của ô tô sẽ mắc chứng bệnh về hệ thần kinh, não bộ . Như vậy, độ êm dịu chuyển động của ô tô là một trong những chỉ tiêu quan trọng khi đánh giá chất lượng của một chiếc xe. Độ êm dịu chuyển động của ô tô phụ thuộc vào kết cấu của xe và đặc điểu của nguồn kích động, cuối cùng là phụ thuộc vào kỹ thuật của người lái xe.
4 1.1.2.Các chỉ tiêu, phương pháp đánh giá độ êm dịu chuyển động 1.1.2.1. Gia tốc bình phương trung bình theo thời gian tác động * Theo tiêu chuẩn ISO 2631 - 1 [21] đã đưa ra chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động ô tô thông qua các giá trị của gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng dựa vào các công trình nghiên cứu của thế giới. Giá trị của gia tốc bình phương trung bìnhtheo phương thẳng đứng được xác định theo công thức sau đây: 1/ 2 1 T 2  aWZ    a z (t )dt  (1-1) T 0  trong đó: awz - Gia tốc bình phương trung bình theo phương thẳng đứng. az - Gia tốc theo phương thẳng đứng theo thời gian . T - Thời gian khảo sát. Điều kiện chủ quan đánh giá độ êm dịu ô tô theo độ biến thiên gia tốc quân phương theo phương thẳng đứng theo tiêu chuẩn ISO 2631-1 [21] được đánh giá bằng cách so sánh với giá trị trong Bảng 1.1 Bảng 1.1 Bảng đánh giá chủ quan độ êm dịu ô tô theo ISO 2631 - 1 aWZgiá trị (m2/s) Cấp êm dịu < 0.315 m.s-2 Thỏa mái 0.315m.s-2-0.63m.s-2 Một chút khó chịu 0.5m.s-2- 1 m.s-2 Khá khó chịu 0.8 m.s-2- 1.6 m.s-2 Không thỏa mái 1.25 m.s-2- 2.5 m.s-2 Rất khó chịu >2 m.s-2 Cực kỳ khó chịu * Ưu điểm của tiêu chuẩn VBI - 2057 và tiêu chuẩn ISO 2631 - 1: thuận lợi cho việc phân tích và đánh giá dao động toàn bộ của xe. Thông qua các mô hình dao động vật lý và toán học của toàn bộ xe hoặc các phần mền chuyên
5 dùng như ADAMS, LMS hoàn toàn xác định đượ giá trị biến thiên của gia tốc dao động theo miền thời hoặc miền tần số. Trong thời gian gần đây phương pháp này đã được các nhà khoa học trên khắp thế giới áp dụng và sử dụng tiêu chuẩn ISO 2631 - 1 để phân tích, đánh giá độ êm dịu chuyển động của các phương tiện giao thông. 1.1.2.2. Chỉ tiêu cường độ dao động *Theo tiêu chuẩn VBI - 2057 của Đức đã đưa ra hệ số KB để đánh giá độ dao động[9,19].Trong tiêu chuẩn này, có ba mức độ được được sử dụng để đánh giá dao động của ô tô: - KB = 20 giới hạn êm dịu; - KB = 50 giới hạn điều khiển; - KB = 125 giới hạn gây bệnh lý; Cường độ dao động KB là một hàm số của gia tốc, phương tác dụng, thời gian và tần số tác dụng. Như vậy, để xác định KB đối với xe tải ta phải xác định .. được gia tốc của Cabin, trong công thức tính toán sau này là Z 1 , gia tốc tại trọng tâm khối lượng được treo phía trước. .. KB = f( Z1 ,f1,...) Chỉ tiêu về an toàn hàng hoá: chỉ tiêu về an toàn hàng hoá hiện nay chỉ có Hiệp hội Đóng gói Đức BFSV [3] nêu ra vấn đề. Dựa vào đó, với nghiên cứu ảnh hưởng của dao động với đường, Mitschke đề ra ngưỡng cho an toàn hàng hoá như sau [19]: .. - Z 2 max = 3m/s2 giới hạn cảnh báo. .. - Z 2 max = 5 m/s2 giới hạn can thiệp. .. Trong đó: Z2 là gia tốc theo phương thẳng đứng của thùng xe, khối lượng được treo.
6 Giới hạn cảnh báo, theo Mitschke [20], là ở đó hệ thống treo hoặc đường đã hỏng đến mức phải có kế hoạch sửa chữa. 1.1.2.3 Chỉ tiêu về tải trọng động Tải trọng động cực đại (Fzdyn, max ) ảnh hưởng xấu đến tuổi thọ các chi tiết, gây ra tổn hại cho đường. Hệ số tải trọng động Kdyn, maxđược sử dụng để đánh giá mức độ ảnh hưởng đến chi tiết, hệ số áp lực đường W đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động với đường. a. Chỉ tiêu tải trọng động ảnh hưởng tới độ bền chi tiết. Để khảo sát vấn đề này, tác giả sử dụng hệ số tải trọng động cực đại, được xác định theo công thức sau: max( Fzdyn ) Kdyn,max=1+  1,5 (1-2) Fz ,st Trong đó: Kdyn, max : Hệ số tải trọng động cực đại Fz,dyn : Tải trọng động bánh xe Fz,st : Tải trọng tĩnh bánh xe Với kích động ngẫu nhiên max (Fz,dyn) được xác định như sau: T 1  Fz  FZ , RMS  T  ( Fz (t )  Fz ,st ) 2 dt (1-3) 1,64 FZ , RMS và: kdy max = 1 (1-4) Fz , st b. Chỉ tiêu về mức độ thân thiện với đường Từ những năm 1990 đến nay, nhóm xe ôtô vận tải ngày càng được phát triển theo hướng nâng cao được tải trọng và đã đạt được kết quả đáng ghi nhận. Tỉ trọng kinh tế của cầu và đường trong ngành giao thông ngày càng được đánh giá cao. Các nhà khoa học của các quốc gia như Anh, Mỹ đã đặt vấn đề nghiên cứu ảnh hưởng của dao động ôtô đối với cầu và đường. Đã chứng minh được rằng mức độ ảnh hưởng của dao động ôtô đến cầu và đường có tỷ lệ với số mũ
7 bậc bốn của áp lực bánh xe tới bề mặt đường. Họ đã đưa ra khái niệm “Road stress Coefficient” tạm dịch là hệ số áp lực đường W- là hệ số có thể đánh giá mức độ ảnh hưởng của dao động ôtô tới cầu và đường. Trong một số tài liệu còn có tên tiếng anh là Dynamic wear factor. Theo đó, Wilkinson [20,22] đã đưa ra công thức xác định hệ số áp lực đường W như sau: W=1+6 2 +44 (1-5) max( f z ,dyn ) = (1-6) Fz ,st Khi xe có i bánh xe thì áp lực toàn xe là: i  w(i).F z , st (i ) W= 1 i (1-7) F 1 z , st (i ) 1.2.Tổng quan về các công bốkhoa học liên quan đến lĩnh vực nghiên cứu *Hệ thống treo và các phần tử của hệ thống Ngành công nghiệp ô tô có mối liên hệ chặt chẽ với các ngành khoa học kỹ thuật khác như: cơ khí chế tạo, công nghệ vật liệu, điều khiển tự động… ngày nay, với sự phát triển của các ngành công nghiệp phụ trợ đã góp phần không nhỏ để ngành công nghiệp ô tô đã có những bước tiến vượt bậc. Công nghệ kỹ thuật hiện đại được sự dụng trên ô tô ngày càng nhiều. Các hệ thống trên ô tô, trong đó hệ thống treo và các phần tử của hệ thống treo đã được cải tiến đáng kể theo hướng nâng cao chất lượng của độ êm dịu chuyển động của ôtô. Năm 1974 phần tử giảm chấn có điều khiển đầu tiên được đưa vào sử dụng trong hệ thống treo đã đánh dấu một bước tiến quan trọng trong lịch sử nghiên cứu phát triển và hoàn thiện hệ thống treo. Kể từ đó,một số công trình nghiên cứu về lĩnh vực này đã được triển khai: có thể kể đến công trình [26] đã nghiên cứu tối ưu hệ thống treo tích cực và bán tích cực dựa trên mô hình 1/4 với kích thích ngẫu nhiên từ bề mặt đường. Các tác giả Ahmadian và Marjoram [26]
8 bằng việc sử dụng mô hình treo bán tích cực (semi active suspension) 1/4 xe với các phần tử điều khiển là giảm chấn dạng ON-OFF đã khảo sát đặc tính tần số - biên độ của gia tốc khối lượng phần được treo, dịch chuyển của hệ thống treo và của lốp xe với tác động đầu vào có vận tốc dịch chuyển theo phương thẳng đứng ngẫu nhiên. Trong những năm gần đây việc ứng dụng kỹ thuật điều khiển để điều khiển giảm chấn được nghiên cứu khá tỉmỉ trong các công bố [26]. Cùng với sự phát triển của hệ thống treo bán tích cực (semi active suspension) thì hệ thống treo tích cực (active suspension) cũng phát triển song song.Hệ thống treo tích cực đó là hệ thống treo có thể điều khiển được hai thông số: điều khiển phần tử giảm chấn và điều khiển phần tử đàn hồi. * Nghiên cứu nguồn gây dao động: Trong quá trình chuyển động của ô tô, dao động của ôtô được sinh ra đó là dạng dao động cưỡng bức. Một trong những nguồn gây kích thích dao động đó làbiên dạng mấp mô của bề mặt đường. Trong lịch sử, các quốc gia phát triển trên thế giới như: Mỹ, Anh, Pháp, Đức, Nga... đã có nhiều công trình nghiên cứu về công nghệ, thiết bị đo và đánh giá chất lượng của bề mặt đường. Các nhà khoa học đã xây dựng các quy trình đo đạc, đánh giá chất lượng đường ôtô thông qua chỉ tiêu độ mấp mô bề mặt đường. Vấn đề nghiên cứu phương pháp đo và sử lý các số số liệu đo để có thểxác định được các quy luật của mấp mô bề mặt đường là một vấn đề rộng lớn được nhiều tác giả trên thế giới quan tâm với các hướng nghiên cứu như sau: Mô hình hoá mấp mô bề mặt đường (thực hiện việc mô hình hoá, các tác giả phải khảo sát các loại mặt đường, từ đó phân chia đường ra từng loại). Trong đó,các tác giả đã phân loại các biên dạng mấp mô mặt đường. Phương pháp thực nghiệm (đo đạc trực tiếp trên mặt đường bằng các thiết bị đặc biệt), quy luật của các mấp mô bề mặt đường sẽ được biểu diễn dưới dạng số. Kết quả số này rất thuận tiện cho việc xử lý bằng máy tính để từ đó xây dựng các hàm toán học mô tả mấp mô của bề mặt đường
9 với sai số có thể chấp nhận được hoặc bằng các phép toán xác suất thống kê đối với đại lượng ngẫu nhiên, rời rạc. Các nghiên cứu về mặt đường ngẫu nhiên còn được trình bày trong các công trình [7,23,24] Các nhà thiết kế đường giao thông trên thế giới đã đưa ra tiêu chuẩn ISO 8068(1995) về cách phân loại mặt đường quốc lộ và được phân cấp thành 8 cấp[25] và hiện nay đã được nhiều nhà nghiên cứu sử dụng là kích thích ngẫu nhiên đầu vào cho bài toán dao động ô tô. * Nghiên cứu về biên dạng bề mặt đường - Công trình nghiên cứu ảnh hưởng của biến dạng mặt đường đến tải trọng tác dụng lên ô tô khảo sát trên Quốc lộ 1A. Trong công trình này tác giả đã đo đạc và thu thập được số liệu mấp mô biên dạng mặt đường trên tuyến đường 1A Hà Nội- Lạng Sơn, xử lý số liệu và đưa vào bài toán dao động để xác định tải trọng tác dụng lên ôtô [9]. - Công trình nghiên cứu về mấp mô đường và chế tạo thiết bị đo xóc kiểu phản ứng của MDX-73 của GS. Nguyễn Xuân Đào và đã được thử nghiệm trên các tuyến đường chính của Việt Nam, từ đó ban hành quy trình của ngành (TCVN-1015/QĐKT4). * Nghiên cứu về dao động ô tô - Công trình của tác giả PGS.TS Dư Quốc Thịnh - chủ nhiệm đề tài mang mã số: B91-03, T16/90-CK, T18/91-CK đã có nghiên cứu mang tính chất lý thuyết và định hướng về vấn đề dao động. - Công trình “Nguyễn Thái Bạch Liên Aplikace matematikecho Modelu pri Reseni perovani Soupravy Silnicnich Vozidel, luận án Tiến sỹ, Brno 1979” khảo sát dao động của xe tải hai cầu dưới tác động ngẫu nhiên của mặt đường. Trong luận án tác giả xây dựng mô hình không gian dao động của ôtô hai cầu với kích thích ngẫu nhiên.