Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ôtô tải 5 tấn hiệu Thaco Foton FC500 khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp

Chia sẻ: Tri Lộ | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:83

Thêm vào BST

Báo xấu

24
lượt xem 4
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Luận văn xây dựng và khảo sát được mô hình dao động của ô tô tải Thaco Foton FC500 5 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp, từ đó đánh giá ảnh hưởng của điều kiện làm việc và một số thông số kết cấu đến dao động và tính chuyển động êm dịu của ô tô.

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Luận văn Thạc sĩ Kỹ thuật: Nghiên cứu dao động của xe ôtô tải 5 tấn hiệu Thaco Foton FC500 khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP TRƯỜNG ĐẠI HỌC LÂM NGHIỆP PHẠM VĂN THÀNH PHẠM VĂN THÀNH NGHIÊN NGHIÊN CỨU CỨU DAO DAO ĐỘNG CỦA ĐỘNG CỦA XE ÔTÔ TẢI Ô TÔ 5 TẤN TẢI HIỆU 5 TẤN THACO HIỆU FOTON THACO- FC500 KHI CHỞ FOTON FC500 KHI VẬN CHUYỂN GỖ TRÊN GỖ TRÊN ĐƯỜNG LÂM NGHIỆPĐƯỜNG LÂM NGHIỆP CHUYÊN NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ChuyênMÃ ngành:Kỹ Thuật Cơ Khí SỐ: 60520103 Mã số: 60520103 LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT LUẬN VĂN THẠC SỸ KỸ THUẬT CƠ KHÍ NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: NgườiNGUYỄN PGS.TS. hướng dẫn khoa NHẬT học: CHIÊU PGS TS NGUYỄN NHẬT CHIÊU Đồng Nai, 2014
i LỜI CẢM ƠN Được sự cho phép của Ban Giám hiệu Nhà trường, Khoa sau đại học, Khoa Cơ điện và Công trình trường đại học Lâm Nghiệp Việt nam, tôi đã thực hiện luận văn tốt nghiệp thạc sỹ Kỹ thuật Cơ Khí với tên đề tài " Nghiên cứu dao động của xe ôtô tải 5 tấn hiệu Thaco Foton FC500 khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp " Trước tiên tôi xin chân thành cảm ơn thầy giáo PGS. TS. Nguyễn Nhật Chiêu đã tận tình hướng dẫn, góp ý, giúp đỡ tôi trong quá trình thực hiện luận văn này. Tôi cũng xin cảm ơn thầy giáo TS Nguyễn Văn Bỉ, và quí thầy cô khoa Cơ Điện và Công trình, Khoa sau đại học Trường Đại học Lâm Nghiệp Việt Nam, các bạn học viên lớp cao học K20 Chuyên ngành Kỹ Thuật Cơ Khí đã giúp đỡ tôi trong suốt thời gian thực hiện luận văn này và khóa học vừa qua. Trân trọng cảm ơn Ban giám đốc và cán bộ nhân viên Ban Đào tạo sau đại học Cơ sở 2 Trường Đại Học Lâm Nghiệp Việt Nam đã tạo điều kiện cho chúng tôi hoàn thành các môn học tại cơ sở 2. Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn tới gia đình, bạn bè, đồng nghiệp, cơ quan tôi đang công tác, đã hỗ trợ, tạo điều kiện để tôi hoàn thành được đề tài. Tôi xin cam đoan công trình này là công trình nghiên cứu của riêng tôi. Những kết quả trong luận văn này được tính toán chính xác, trung thực và chưa có tác giả nào công bố, những nội dung tham khảo, trích dẫn trong luận văn này đểu đã được nói rõ nguồn gốc. Tôi xin chân thành cảm ơn những ý kiến đóng góp, bổ xung cho bản luận văn này được hoàn chỉnh hơn. Đồng nai, ngày 20 tháng 04 năm 2014 Tác giả Phạm Văn Thành
ii Mục lục Trang Trang phụ bìa i Lời cảm ơn ii Mục lục Danh mục các ký hiệu iv Danh mục các bảng v Danh mục các hình vi Đặt vấn đề ix Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 . Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ôtô, máy kéo trong vận chuyển gỗ ở nước ta hiện nay 1 1.2 Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô máy kéo. 4 1.2.1. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới 4 1.2.2.Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam. 6 1.3 Tổng quan về hệ thống treo trên xe ôtô. 10 1.3.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống treo 11 1.3.2 Các bộ phận chính của hệ thống treo 13 1.3.2 Tiêu chuẩn về độ êm dịu của xe 16 1.4 Tình hình nghiên cứu biên dạng đường ôtô . 17 1.5 Các phương pháp và phần mềm ứng dụng trong nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo. 19 1.5.1 Phương pháp nghiên cứu lý thuyết: 19 1.5.2 Phương pháp thực nghiệm. 20 1.5.3 Các phần mềm nghiên cứu dao động ôtô máy kéo. 21
iii Chương 2 MỤC TIÊU , ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU. 2.1. Mục tiêu nghiên cứu. 24 2.2. Đối tượng, phạm vi nghiên cứu 24 2.2.1. Đối tượng nghiên cứu. 24 2.2.2. Phạm vi nghiên cứu. 27 2.3 .Nội dung và phương pháp nghiên cứu 28 2.3.1. Nghiên cứu lý thuyết. 28 2.3.2 . Nghiên cứu thực nghiệm 43 Chương 3 KẾT QUẢ NGHIÊN CỨU 3.1. Kết quả nghiên cứu lý thuyết. 50 3.1.1. Xây dựng được mô hình dao động của ô tô hiệu Thaco Foton FC500 5 tấn trong mặt phẳng thẳng đứng dọc. 50 3.1.2. Hệ phương trình vi phân dao động của ô tô trong mặt phẳng thẳng đứng dọc. 51 3.1.3. Kết quả mô phỏng hệ phương trình vi phân dao động. 52 3.2. Kết quả nghiên cứu thực nghiệm 61 Chương 4 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Các kết quả đạt được của đề tài 64 Các kiến nghị tiếp theo 64 TÀI LIỆU THAM KHẢO
iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU TT Ký Ý nghĩa Đơn vị tính hiệu 1 T Biểu thức động năng của cơ hệ 2 Π Biểu thức thế năng của cơ hệ 3  Hàm hao tán của hệ 4 q Các tọa độ suy rộng 5 Q Các ngoại lực liên kết 6 Z Dịch chuyển của trọng tâm xe m 7 Zg Dịch chuyển của ghế ngồi m 8 Zt Dịch chuyển của khối lượng treo trước m 9 Zs Dịch chuyển của khối lượng treo sau. m 10 Cbt Hệ số độ cứng của lốp trước N/m 11 cbs Hệ số độ cứng của lốp sau N/m 12 cg Hệ số độ cứng của ghế lái N/m 13 cnt Hệ số độ cứng của nhíp trước N/m 14 cns Hệ số độ cứng của nhíp sau N/m 15 knt Hệ số cản giảm chấn của giảm xóc cầu trước N.s/m 16 kns Hệ số cản giảm chấn của giảm xóc cầu sau N.s/m 17 k1 Hệ số cản giảm chấn của bánh xe trước N.s/m 18 k2 Hệ số cản giảm chấn của bánh xe sau N.s/m 19 k3 Hệ số cản giảm chấn của ghế ngổi N.s/m 20 m Khối lượng của toàn bộ xe kg 21 m1 Khối lượng cầu trước kg
v 22 m2 Khối lượng cầu sau kg 23 m3 Khối lượng ghế lái và lái xe kg 24 a Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm O của xe tới m tâm cầu trước 25 b Khoảng cách nằm ngang từ trọng tâm O của xe 26tới m điểm xoay nhíp cầu sau 27 Jy Mô men quán tính của phần được treo của ôtô đối kgm2 với trục nằm ngang vuông góc với phương truyển động đi qua trọng tâm Ôtô 28 l Chiều dài cơ sở của xe m 29 l1 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước m 30 l2 Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau. m 31 ht Chiều cao mấp mô tiếp xúc bánh trước m 32 hs Chiều cao mấp mô tiếp xúc bánh sau. m 33 δ bt, Biến dạng của bánh trước m 34 δbs, Biến dạng của bánh sau m 35 δg Biến dạng của ghế ngồi m DANH MỤC CÁC BẢNG TT Tên bảng Trang Bảng 1.1 Bảng thông số kỹ thuật đo tương ứng giữa gia tốc dao động 17 và cảm giác người ngồi trên xe Bảng 2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Thaco Foton FC 500 5 tấn 25 Bảng 2.2 Các thông số đầu vào cho bài toán lý thuyết 39
vi DANH MỤC CÁC HÌNH TT Tên hình Trang Hình 1.1 Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng 2 Hình 1.2 Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình 3 Hình 1.3 Hệ thống treo trên xe ôtô 11 Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống treo 12 Hình 1.5 Sơ đồ hệ thống treo phụ thuộc dùng lò xo lá 12 Hình 1.6 Cơ cấu treo phụ thuộc dùng nhíp lá 14 Hình 1.7 Sơ đồ cấu tạo của giảm chấn hai lớp vỏ. 15 Hình 2.1 Xe ô tô tải Thaco Foton FC500 5 tấn. 24 Hình 2.2 Cơ cấu treo trước của xe Thaco Foton FC 500 5 tấn 27 Hình 2.3 Cơ cấu treo sau của xe ThacoFoton FC 500 5 tấn 27 Hình 2.4 Mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc của xe 29 Thaco Foton FC 500 5 tấn Hình 2.5 Sơ đồ lực đặt vào bánh xe khi di chuyển trên mặt 33 Hình 2.6 Xác định mô men quán tính phần được treo 37 Hình 2.7 Phần mềm Matlab 40 Hình 2.8 M-files để nhập các thông số đầu vào 41 Hình 2.9 Sơ đồ khối mô phỏng dao động của ô tô khi hàm kích thích 41 dạng điều hòa Hình 2.10 Sơ đồ khối mô phỏng dao động của ô tô khi hàm kích thích 42 dạng mấp mô đơn Hình 2.11 Sơ đồ khối mô phỏng dịch chuyển thẳng đứng 42 Hình 2.12 Sơ đồ khối mô phỏng dịch chuyển góc 43
vii Hình 2.13 Chất gỗ lên xe thí nghiệm 44 Hình 2.14 Cảm biến đo gia tốc B12/1000 45 Hình 2.15 Thiết bị DMC Plus 45 Hình 2.16 Phần mềm DMC Labplus 46 Hình 2.17 Cảm biến được gắn lên xe Thaco Foton FC500 5 tấn. 46 Hình 2.18 Thiêt bị đo được kiểm tra lần cuối trước khi thử nghiệm. 47 Hình 2.19 Thiết bị đo mấp mô mặt đường. 48 Hình 3.1 Mô hình dao động trong mặt phẳng thẳng đứng dọc 51 của xe Thaco Foton FC500 trọng tải 5 tấn Hình 3.2 Đồ thị dịch chuyển trọng tâm xe 54 Hình 3.3 Đồ thị Vận tốc của dịch chuyển trọng tâm xe 54 Hình 3.4 Đồ thị gia tốc của dịch chuyển trọng tâm 55 Hình 3.5 Đồ thị dịch chuyển góc lắc dọc 55 Hình 3.6 Đồ thị vận tốc của dịch chuyển góc lắc dọc 56 Hình 3.7 Đồ thị gia tốc của dịch chuyển góc lắc dọc 56 Hình 3.8 Đồ thị vận tốc của dịch chuyển tâm ghế 57 Hình 3.9 Đồ thị gia tốc của dịch chuyển cầu trước 57 Hình 3.10 Dịch chuyển thẳng đứng của trọng tâm xe 58 Hình 3.11 Vận tốc của dịch chuyển trọng tâm xe 58 Hình 3.12 Gia tốc dịch chuyển của trọng tâm xe 59 Hình 3.13 Dịch chuyển góc lắc dọc 59 Hình 3.14 Vận tốc dịch chuyển góc lắc dọc 60 Hình 3.15 Gia tốc dịch chuyển góc lắc dọc 60
viii Hình 3.16 Dịch chuyển của ghế ngồi 61 Hình 3.17 Vận tốc dịch chuyển của ghế ngồi 61 Hình 3.18 Gia tốc dịch chuyển của ghế ngồi. 62 Hình 3.19 Gia tốc dao động thẳng đứng của trục bánh xe 63 Hình 3.20 Chương trình xử lý mấp mô biên dạng đường 63 Hình 3.21 Mấp mô biên dạng mặt đường thí nghiệm 63 Hình 3.22 Đồ thị gia tốc dịch chuyển thẳng đứng của ghế ngồi người 64 lái
ix ĐẶT VẤN ĐỀ Tính cấp thiết của luận án Vận chuyển gỗ là một công đoạn trong quá trình khai thác gỗ, đó là sự di chuyển gỗ từ rừng về bãi gỗ, từ bãi về nhà máy sản xuất, nơi xuất khẩu và nơi sử dụng. Đường vận chuyển gỗ từ nơi khai thác đến nơi sản xuất thường là đường đất xuyên qua các khu rừng có độ mấp mô , độ dốc lớn, gây ra những dao động cho ôtô chở gỗ. có thể làm mặt đường bị phá hỏng, làm hư hỏng xe, có thể làm rơi gỗ, lật xe, gây nguy hiểm cho người và phương tiện. Hơn nữa nếu xe bị hư hỏng trong lúc đang tải nặng thì sẽ rất khó khăn trong việc sửa chữa vì ở xa nơi sửa chữa và cứu hộ. Do vậy, việc nghiên cứu dao động của xe khi chở gỗ trên các đường vận tải lâm nghiệp là một vấn đề rất cần thiết và cấp bách, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn. Để vận tải gỗ có thể sử dụng rất nhiều loại xe tải khác nhau, trong đó nhiều nơi đã sử dụng xe Thaco Foton FC500 5 tấn. Đây là loại xe phổ biến, một số lâm trường, công ty khai thác, hộ sản xuất kinh doanh rừng đã và đang sử dụng loại xe này vào việc vận chuyển gỗ rừng trồng do giá cả phù hợp với túi tiền người Việt nam - khoảng 320 triệu đồng 1 chiếc trong khi đó với loại xe tương tự của hàn quốc, ví dụ, xe tải Hyundai Gold 5 Tấn giá 690 triệu đồng. Tuy nhiên kết cấu của xe có độ bền chưa cao, còn thua kém rất nhiều các xe ngoại nhập, cần phải cải tiến nhiều, đặc biệt là hệ thống treo để có thể chở gỗ trên đường lâm nghiệp. Việc nghiên cứu dao động của xe làm cơ sở cho hoàn thiện thêm hệ thống treo là rất cần thiết, xuất phát từ yêu cầu thực tiễn sản xuất lắp ráp xe tải ở nước ta Từ những vấn đề đã nêu ở trên, tác giả chọn đề tài: “Nghiên cứu dao động của xe ôtô tải 5 tấn hiệu Thaco Foton FC500 khi chở gỗ trên đường lâm nghiệp”.
x * Ý nghĩa khoa học của đề tài: Xây dựng và khảo sát được mô hình dao động của ô tô tải Thaco Foton FC500 5 tấn khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp, từ đó đánh giá ảnh hưởng của điều kiện làm việc và một số thông số kết cấu đến dao động và tính chuyển động êm dịu của ô tô. * Ý nghĩa thực tiễn của đề tài: Kết quả nghiên cứu là cơ sở cho việc hoàn thiện thêm kết cấu hệ thống treo, đồng thời phục vụ cho việc chọn chế độ sử dụng hợp lý khi vận chuyển gỗ trên đường lâm nghiệp.
1 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 . Tình hình nghiên cứu, ứng dụng các loại ôtô, máy kéo trong vận chuyển gỗ ở nước ta hiện nay Đất nước ta đang tiến dần tới công nghiệp hóa, hiện đại hóa, bây giờ sẽ không còn là điều ngạc nhiên khi cạnh những vùng đất trước kia là cát là nắng, là gió, hay là những vùng nông thôn yên ả thanh bình, bây giờ là những nhà máy, những xí nghiệp, những khu công nghiệp hiện đại, quy mô lớn mang tầm vóc của khu vực. Công cuộc công nghiệp hóa, hiện đại hóa có thể nói đang "thay da đổi thịt đất nước, hàng ngày, hàng giờ" có được điều này có sự đóng góp rất lớn của nhiều ngành nhiều nghề, trong đó, nghề khai thác chế biến gỗ cũng góp công rất lớn. Từ nhiều thập kỷ qua nghề khai thác chế biến gỗ đã có rất nhiều đóng góp xứng đáng vào việc khắc phục hậu quả sau chiến tranh cung cấp nhiều sản vật cho phát triển kinh tế, ngành khai thác, chế biến gỗ đã cung cấp cho nhu cầu trong đời sống hành ngày, cho ngành nông nghiệp, cho công nghiệp và hàng hóa cho xuất khẩu. Để có gỗ cho sản xuất cần có khai thác và vận chuyển . Vận chuyển là một khâu quan trọng trong quá trình khai thác gỗ. Để tăng năng suất lao động, giảm chi phí, tăng tính an toàn và hiệu quả trong khai thác vận chuyển gỗ…vv các đơn vị khai thác đầu tư rất nhiều máy móc trang thiết bị vào vận hành, đối với một số địa hình thuận lợi người ta đã tiến hành cơ giới hoá khâu công việc này bằng các loại máy móc thiết bị hiện đại nhằm giải phóng sức lao động nặng nhọc, nguy hiểm và tăng tỷ lệ tận dụng gỗ. Vận chuyển gỗ từ rừng về khu chế biến hiện nay phổ biến gồm hai bước: vận chuyển cự ly ngắn và vận chuyển đường dài. Vận chuyển cự ly ngắn: đưa gỗ từ các bãi gỗ nhỏ trong rừng ra các bãi gỗ trung chuyển ven đường quốc lộ hoặc cạnh bờ sông với cự ly trung bình 10 ÷ 15 km. Vận chuyển gỗ từ các bãi trong rừng chuyển về nhà máy chế biến, nhà máy giấy... được
2 thực hiện bằng đường sông và đường bộ. Việc bốc dỡ gỗ cho các phương tiện vận chuyển được thực hiện bằng lao động thủ công hoặc bằng các phương tiện bốc dỡ tùy theo các phương tiện bốc gỗ vận chuyển. Ở các bãi gỗ tập trung quy mô lớn người ta dùng các máy bốc xếp kiểu hàm bốc để bốc dỡ cho ô tô hoặc đưa xuống bến sông. Còn ở những nơi lượng gỗ ít, phân tán người ta dùng lao động thủ công để bốc dỡ cho phương tiện vận chuyển. Hiện nay vận chuyển cự ly ngắn được thực hiện bằng máy kéo rơ móoc, bằng xe tự chế hoặc bằng ôtô cỡ nhỏ. Vận chuyển đường dài: việc vận chuyển gỗ từ các bãi trung chuyển về nhà máy được thực hiện bằng đường sông và đường bộ, phương tiện vận chuyển đường bộ là các xe ôtô chuyên dụng (hình 1.1). Hình 1.1: Vận chuyển gỗ bằng ô tô lâm nghiệp chuyên dùng Việc vận chuyển gỗ từ địa điểm khai thác tới các bãi gỗ, các nhà máy, các xưởng chế biến gỗ...phương tiện vận chuyển trước đây là xe Reo 7, xe Volvo, Jil 157K, xe IFA, xe công nông. Nhưng hiện nay các hộ kinh doanh rừng, các doanh nghiệp, nhà máy chế biến gỗ thường sử dụng các loại xe tải cở trung bình và lớn để vận chuyển gỗ (hình 1.2).
3 Hình 1.2: Vận chuyển gỗ bằng ôtô tải cỡ trung bình Để nâng cao hiệu quả trong vận chuyển gỗ cũng đã có nhiều nhà khoa học đầu tư công sức nghiên cứu, thử nghiệm, ứng dụng các thiết bị cơ giới, công nghệ mới vào phục vụ ngành, có thể kể đến các công trình nghiên cứu ủa các tác giả: + Năm 1972 TS. Nguyễn Kính Thảo cùng một số cán bộ giảng dạy khoa Công nghiệp rừng Trường Đại học Lâm nghiệp đã nghiên cứu thiết kế, chế tạo thành công máy kéo khung gập L35 với thiết bị tời cáp để vận xuất gỗ. + Năm 1985, TS. Nguyễn Kính Thảo và đồng nghiệp Viện Khoa học Lâm nghiệp đã nghiên cứu chế tạo tời một trống dẫn động từ trục thu công suất và rơ moóc một trục lắp sau máy kéo Zeto để tự bốc và vận chuyển gỗ. + Năm 1994, PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu cùng một số cán bộ giảng dạy Trường Đại học Lâm nghiệp [4] đã nghiên cứu thành công đề mục thuộc đề tài cấp Nhà nước KN-03-04, đã thiết kế, chế tạo và khảo nghiệm sản xuất thiết bị vận xuất, bốc dỡ vận chuyền để khai thác vùng nguyên liệu giấy, vùng gỗ nhỏ rừng trồng kiểu rơ moóc một trục lắp sau máy kéo MTZ150 có thiết bị tời cáp và cơ cấu nâng gỗ thuỷ lực vừa gom gỗ từ xa vừa tự bốc cho rơ moóc. Còn có rất có nhiều công trình nghiên cứu về ứng dụng các loại ôtô, máy kéo trong vận chuyển gỗ ở nước ta hiện nay Tuy nhiên theo tìm hiểu của tác giả thì chưa có công trình nào nghiên cứu về xe ô tô tải Thaco Foton FC500 5 tấn trong vận chuyển gỗ.
4 1.2 .Tổng quan về nghiên cứu dao động ôtô máy kéo Do độ êm dịu chuyển động là chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng của ôtô, cho nên các nhà khoa học, các nhà sản xuất ô tô trên thế giới cũng như trong nước đã đầu tư rất nhiều cho việc nghiên cứu vấn đề dao động của ôtô, hướng chung của các nghiên cứu đó là: - Nghiên cứu các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động của ôtô. - Thiết lập mô hình dao động của ôtô, giải các bài toán về dao động của ôtô. - Tìm mối tương quan giữa các thống số trên ôtô của hệ thống treo với các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển động. - Nghiên cứu nguồn gây dao động của ôtô. - Nghiên cứu, chế tạo những phần tử của hệ thống treo có những tính năng cho phép nâng cao độ êm dịu chuyển động của ô tô. 1.2.1. Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo trên thế giới Trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô, máy kéo như : + Công trình của Barski I. B [53], đã nghiên cứu động lực học máy kéo. Tác giả đã nghiên cứu đầy đủ động lực học của máy kéo bánh hơi, máy kéo bánh xích và độ êm dịu chuyển động của máy kéo. + Các công trình nghiên cứu của Gaichev L.V [57], Viện Hàn lâm khoa học Liên Xô là nền tảng cho các nghiên cứu khác về ôtô và máy kéo với các mục đích khác nhau. Tuy nhiên các mô hình toán học trong các công trình này chỉ xét đến dao động theo phương thẳng đứng có kể đến các biến dạng của lốp, chưa tính đến ảnh hưởng của dao động theo phương ngang và quay quanh trục thẳng đứng. + Công trình của Xavotrin V.A. và Đimitơriev [55], đã nghiên cứu động lực học thống kê xe xích và xe vận tải, các tác giả đã phân tích đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên của xe xích và xe vận tải, từ đó đưa ra các nghiên cứu về động lực học thống kê hệ thống truyền lực. + Công trình nghiên cứu của Xilaev A. [56], đã đưa ra lý thuyết phổ nghiên cứu dao động ngẫu nhiên xe vận tải. Trong nghiên cứu, tác giả đã đưa ra phương
5 pháp phổ để giải bài toán dao động tuyến tính xe vận tải nhiều cầu với tác động đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên. Tác giả cũng đã đo được 12 loại đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên và đưa ra các đặc trưng thống kê của các loại đường đó, đây là một công trình thực nghiệm tỉ mỉ, chính xác và ít có công trình nào làm được như vậy. Từ đó tác giả đã đưa ra phương pháp giải, phân tích các yếu tố kết cấu ảnh hưởng đến chất lượng hệ thống treo khi xe chuyển động trên đường có chiều cao mấp mô phân bố ngẫu nhiên. + Công trình của Mitschke M [48], đã nghiên cứu về dao động của ôtô du lịch, mô hình dao động được xem xét ở các yếu tố kết cấu có ảnh hưởng đến dao động và tối ưu hệ thống treo. + Công trình nghiên cứu của Muller H [49], đã đưa ra mô hình không gian mô tả tất cả các loại dao động của máy kéo bánh hơi. Một máy kéo có thể có 7 bậc tự do dao động thẳng đứng, dao động xoay quanh trục đứng, dao động ngang, dao động xoay quanh trục ngang, dao động dọc, dao động xoay quanh trục dọc và dao động liên kết xoay quanh trục cân bằng.Tác giả đã xây dựng các mô hình tính toán tải trọng ở các cầu chủ động của máy kéo và ôtô trong nông nghiệp khi vượt qua vật cản có kích thước lớn. + Trong công trình của Vogel F [50], tác giả đã nghiên cứu một số tính chất động lực học của một liên hợp máy cày khi lực kéo và tải trọng thẳng đứng dao động. Công trình nghiên cứu của tác giả đã xác định các đặc trưng biên độ, tần số của các thông số làm việc như tốc độ quay của động cơ, độ trượt, tốc độ chuyển động, mômen chủ động của bánh xe, tải trọng lên cầu sau và lực kéo của máy kéo. Với một mô hình dao động liên kết tính đến tính chất đàn hồi, cản của hệ thống truyền lực và bánh xe, mômen quán tính của các phần tử chuyển động, sự dao động của lực kéo và tác động qua lại giữa bánh xe và đất, tác giả đã chỉ ra rằng trong các điều kiện hoạt động nhất dịnh, sự dao động của lực kéo gây ảnh hưởng lớn hơn so với sự ảnh hưởng của tải trọng thẳng đứng đến một số tính chất động lực học của máy. Mô hình nghiên cứu này đã cho phép đánh giá một cách khái quát những tác động của các yếu tố ảnh hưởng tới dao động của máy kéo khi cày đất. Tuy nhiên
6 công trình này chỉ mới dừng lại ở việc nghiên cứu mô hình trong điều kiện gần như tuyệt đối hóa các yếu tố ảnh hưởng, chưa có những thực nghiệm để chứng minh sự đúng đắn của các giả thiết đưa ra. + Các công trình nghiên cứu của Antônốp Đ. A [52], đã xây dựng cơ sở lý thuyết và tính toán ổn định chuyển động của ôtô nhiều cầu trong trường hợp chuyển động dừng và chuyển động không dừng. Trong các công trình này, tác giả chỉ xét đến các kích động động lực, chưa xét đến các ảnh hưởng động học do sự mấp mô của mặt đường gây nên. + Trong công trình nghiên cứu của Wendebom J. C [51], bằng lý thuyết và thực nghiệm, tác giả đã xây dựng mô hình nghiên cứu tính chất động lực học của dao động thẳng đứng máy kéo, tác giả không quan tâm đến chuyển động quay và các dao động khác. Do vậy công trình này cũng chưa đánh giá và thể hiện được đầy đủ các tính chất động lực học của máy kéo cũng như các yếu tố ảnh hưởng tới sự chuyển động của máy kéo nói riêng và liên hợp máy nói chung. Như vậy trên thế giới có nhiều công trình nghiên cứu về dao động của ôtô, máy kéo, các công trình này chủ yếu tập trung giải quyết dao động của ôtô và máy kéo chạy trên đường, các công trình nghiên cứu dao động của ôtô chạy trên đường lâm nghiệp là rất hạn chế. 1.2.2.Tình hình nghiên cứu dao động ôtô, máy kéo ở Việt Nam Trên thế giới ngành công nghiệp ô tô đã ra đời đã hơn 100 năm công nghệ sản xuất ô tô của thế giới có thể nói đã cực kỳ hiện đại ,ô tô bây giờ rất tiện nghi và hiệu quả vận tải đã đạt đến tối ưu, ôtô bây giờ đã có thể vận tải với trọng lượng hàng lớn, đi được ở các địa hình phức tạp và rất êm dịu khi chuyển động . Việc nhà nước có những chính sách ưu đãi cho phát triển ngành công nghiệp ôtô là rất rõ ràng và vô cùng thuận lợi cho ngành tuy nhiên nhìn vào thực tế còn có nhiều điều còn phải nghiên cứu, điều chỉnh. Theo ông Nguyễn Mạnh Quân, Vụ trưởng vụ công nghiệp nặng Bộ Công Thương thì tỷ lệ nội địa hoá đạt thấp, mục tiêu đề ra là 40% vào năm 2005, 60%
7 vào năm 2010 đối với loại xe thông dụng (xe tải, xe khách, xe con); đến nay chủ yếu mới đạt bình quân khoảng 7- 10% đối với xe con (Thaco đạt khoảng 18%) và đến 35- 40% đối với xe tải nhẹ (Thaco đạt khoảng 33%). Để ngành ôtô có thể phát triển mạnh cần rất nhiều yếu tố, trong đó yếu tố đầu tư cho nghiên cứu đóng vai trò rất quan trọng và then chốt. Trong giới hạn của đề tài tác giả xin kể ra một số đề tài nghiên cứu khoa học về dao động ôtô như: + Công trình của Nguyễn Thanh Hải [10], nghiên cứu ảnh hưởng của thông số kết cấu và điều kiện làm việc của ôtô đến độ êm dịu chuyền động. Trong luận án tác giả giải quyết bài toán dao động 7 bậc tự do với kích động mặt đường là hàm phổ của Iasenko. + Công trình nghiên cứu của Nguyễn Tiến Thành [29], đã đề ra mục tiêu êm dịu cho xe ca. Trong luận án tác giả chù ý đến mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung và vỏ là yếu tố đặc trưng cho xe ca kết cấu khung, vỏ chịu lực. + Công trình của Lưu Văn Tuấn [30], Luận án Tiến sỹ MS 02-01-39, 1993. ĐHBK Hà Nội” nghiên cứu khá hoàn chinh dao động của ôtô nhiều cầu. Trong luận án tác giả nghiên cứu đặc tính phi tuyến của phần tử đàn hồi của hệ thống treo, lốp xe với mô hình không gian và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab Simulink 5.0. + Công trình của Võ Văn Hường [14], Nghiên cứu khá hoàn chỉnh dao động của ôtô nhiều cầu. Trong luận án tác giả nghiên cứu đặc tính phi tuyến của phần tử đàn hồi của hệ thống treo, lốp xe với mô hình không gian và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab Simulink 6.0. + Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Thanh An [1], đã sử dụng lý thuyết tối ưu hóa đa mục tiêu để nghiên cứu tối ưu hóa các thông số hệ thống treo ôtô khách sử dụng tại Việt Nam. Tác giả đã sử dụng phương trình không gian trạng thái và phần mềm Matlab – Simulik để khảo sát dao động của ôtô khách dưới tác dụng của hàm kích động mặt đường là dạng xung và kích động ngẫu nhiên. + Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Tiến Đạt [6], đã xây dựng được mô hình dao động của máy kéo khi vận xuất gỗ theo phương pháp kéo nửa lết. Trong mô
8 hình này tác giả đã đưa ra hàm tác động của mặt đường là hàm ngẫu nhiên. Tác giả đã nghiên cứu đặc tính động lực học của máy kéo DFH 180 trong miền tần số, tìm ra được các biên độ dao động của trọng tâm máy kéo theo phương thẳng đứng và góc xoay quanh trục vuông góc với mặt phẳng thẳng đứng dọc đi qua trọng tâm máy kéo ứng với các loại đường có độ mấp mô khác nhau, khối lượng gỗ vận xuất khác nhau và với các vận tốc chuyển động của máy kéo khác nhau. Tuy nhiên tác giả cũng chỉ nghiên cứu dao động của máy kéo trong mặt phẳng thẳng đứng dọc. + Công trình của tác giả Triệu Quốc Lộc [19], nghiên cứu về ghế của máy kéo và đã có thiết kế dùng cho máy kéo Việt Nam và bao tay dùng cho công nhân lái máy kéo. + Công trình của Phạm Đinh Vi [34], đã nghiên cứu ứng dụng hệ thống treo có điều khiển để nâng cao chất lượng độ êm dịu chuyển động của ôtô. Trong luận án này các tác giả tập trung nghiên cứu hệ thống treo bán tự động với các mô hình 1/4 với kích động mặt đường ngẫu nhiên với các phổ được đo với các đường ở Việt Nam. + Công trình của Nguyễn Thái Bạch Liên [21],đã 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 động ngẫu nhiên và giải quyết bài toán dao động bằng phương pháp Matlab Simulink 6.0. + Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Phúc Hiếu [11], đã thiết lập mô hình tính toán dao động của ôtô chịu kích động từ mấp mô bề mặt đường, từ đó xác định các thông số dao động của ôtô tác dụng lên khung xương khi chuyển động trên đường. Tác giả đã thiết lập mô hình và giải bài toán tính độ bền hệ khung xương không gian của ôtô bằng phương pháp phần tử hữu hạn. + Luận án tiến sĩ của tác giả Đào Mạnh Hùng [12], đã đưa ra phương pháp tính lực động phát sinh giữa bánh xe và mặt đường của ôtô tải chịu kích động động học từ hàm ngẫu nhiên, hàm điều hòa của mấp mô biên dạng đường. + Tác giả Lê Minh Lư [22], đã đưa ra được mô hình và hệ phương trình dao động của máy kéo bánh hơi trong mặt phẳng thẳng đứng dọc có tính đến đặc trưng
9 phi tuyến của các phần tử đàn hồi. Tác giả đã nghiên cứu một cách đầy đủ các dạng dao động phi tuyến xác định và ngẫu nhiên của máy kéo, của các cầu trong mặt phẳng thẳng đứng dọc. Tuy nhiên công trình chỉ mới nghiên cứu trong trường hợp máy kéo di chuyển độc lập mà chưa tính đến dao động của máy kéo trong trường hợp kéo tải. + Luận án tiến sĩ của tác giả Trần Minh Sơn [27], đã đưa ra phương pháp tính biến dạng và ứng suất khung vỏ xe chịu kích động động học từ hàm ngẫu nhiên của mấp mô biên dạng đường. Tác giả đã nghiên cứu rất kỹ về kích động động học từ mấp mô biên dạng đường dưới dạng hàm ngẫu nhiên nhưng nội dung nghiên cứu là tính biến dạng và ứng suất khung vỏ xe, tác giả không đi sâu nghiên cứu dao động của xe. + Luận án tiến sĩ của tác giả Nguyễn Văn Trà [31], đã ứng dụng lý thuyết điều khiển trong không gian trạng thái khảo sát dao động của ôtô trong cả miền thời gian và miền tần số cho xe du lịch dưới tác dụng của kích động các loại mặt đường, đặc biệt có chú trọng đến loại đường có mấp mô phân bố ngẫu nhiên. Tác giả đã áp dụng phần mềm Matlab – Simulink 6.0 làm công cụ để giải quyết bài toán dao động cho xe. + Luận án tiến sĩ của tác giả Lưu Văn Tuấn [30], đã xây dựng được mô hình dao động khảo sát xe Ca do Việt Nam đóng, mô tả thuộc tính đàn hồi giữa khung và vỏ là kết cấu đặc trưng của xe ca, từ đó tác giả đã đưa ra được mục tiêu nâng cao độ êm dịu cho xe khách Ba Đình. + Luận án tiến sĩ của tác giả Võ Văn Trung [33], đã xây dựng mô hình dao động của xe xích chiến đấu có kể đến các yếu tố phi tuyến với mặt đường là hàm ngẫu nhiên. Tác giả đã sử dụng phương pháp số để giải bài toán dao động ngẫu nhiên của xe xích chiến đấu bằng phần mềm Matlab – Simulink, mô hình dao động của xe là mô hình ½. + Luận án tiến sĩ của Nguyễn Xuân Dũng [5], đã xây dựng mô hình động lực học ôtô quân sự nhiều cầu trong các hệ mô phỏng .