Nghiên cứu thiết kê1 chế tạo mô hình hệ thống thử phanh ô tô

Chia sẻ: Phong Phu | Ngày: | Loại File: PDF | Số trang:6

Thêm vào BST

Báo xấu

237
lượt xem 76
download

Download Vui lòng tải xuống để xem tài liệu đầy đủ

Đề tài nghiên cứu xây dựng mô hình mô mô phỏng hệ thống thử phanh ô tô kiểu con lăn quán tính , điều khiển tự động sử dụng vi điều khiển PIC 18F4450, đồng thời xây dựng chương trình tính toán lực phanh bằng ngôn ngữ Visual Basic

Chủ đề:

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

Lưu

Nội dung Text: Nghiên cứu thiết kê1 chế tạo mô hình hệ thống thử phanh ô tô

NGHIÊN C U THI T K CH T O MÔ HÌNH H TH NG TH PHANH Ô TÔ Investigation and realization of a model of brake test system for automobiles Sinh viên: Nguy n Vi t Luân – Vũ Trung Kiên Cán b hư ng d n: Lê Cung, Nguy n Th Tranh Chương trình ðào t o K sư Ch t lư ng cao PFIEV-ðà N ng TÓM T T: ð tài nghiên c u xây d ng mô hình mô ph ng h th ng th phanh ô tô ki u con lăn quán tính, ñi u khi n t ñ ng s d ng vi ñi u khi n PIC18F4550, ñ ng th i xây d ng chương trình tính toán l c phanh b ng ngôn ng Visual Basic. ABSTRACT: This article presents the investigation and the realisation of a model of automatic brake test system using microcontroller PIC18F4550, and the elaboration of a program on Visual Basic language for calculating automobile brake system factors. I. M ñ u: 1. Lý do ch n ñ tài và ý nghĩa th c ti n: Cùng v i s phát tri n n n kinh t , ôtô ngày càng ñóng vai trò quan tr ng trong v n chuy n trên toàn th gi i. Các nhà thi t k ôtô ngày càng chú tr ng ñ n v n ñ ki m tra, b o dư ng thư ng xuyên nh m ñ m b o an toàn trong lưu thông, trong ñó hi u qu phanh là y u t quan tr ng ñư c quan tâm nghiên c u. nư c ta hi n nay ñã t n t i nhi u h th ng th phanh ho t ñ ng v i nhi u nguyên lý khác nhau. T i công ty Máy ñ ng l c và nông nghi p, nhà máy Ôtô VEAM (Thanh Hóa) có trang b h th ng th phanh BEP3600 ki u con lăn quán tính ho t ñ ng v i nguyên lý khác h n v i nh ng h th ng cũ và th hi n nh ng ưu ñi m n i tr i. Tuy v y, h th ng này ñã b hư h ng, không ho t ñ ng ñư c, c n ñư c ph c h i. Chính vì v y, c n thi t ph i nghiên c u c u trúc, nguyên lý ho t ñ ng c a h th ng th phanh BEP3600, xây d ng mô hình mô ph ng và chương trình ñi u khi n h th ng, tính toán l c phanh… Sau khi nghiên c u hoàn ch nh trên mô hình th c nghi m, s ti n t i áp d ng vào vi c s a ch a khôi ph c h th ng th phanh t i nhà máy Ôtô Veam Thanh Hóa. 2. M c ñích và ph m vi nghiên c u: - Nghiên c u c u trúc, nguyên lý làm vi c c a h th ng th phanh BEP3600 trang b t i nhà máy Ôtô Veam Thanh Hóa, nghiên c u lý thuy t các phương pháp tính toán l c phanh. - Thi t k và ch t o mô hình h th ng th phanh, thi t k vi m ch ñi u khi n h th ng th phanh s d ng PIC18F4550, xây d ng chương trình ñi u khi n h th ng và tính toán l c phanh. Trên cơ s thành công c a vi c ñi u khi n trên mô hình, s ng d ng vào vi c ñi u khi n h th ng th phanh th c t BEP3600. H th ng th phanh BEP3600 có th th c hi n ñư c r t nhi u ng d ng như ño l c phanh tay, ki m tra t c ñ ñ ng h kilomét, ño l c phanh khi phanh xe, do v n t c bánh xe khi phanh…. Tuy nhiên, ñ tài ch t p trung nghiên c u phương pháp ño l c phanh, v n t c bánh xe khi phanh (phanh chính và phanh tay) và gi i thi u ba ng d ng cơ b n c a h th ng th phanh. 3. Phương pháp nghiên c u: - Nghiên c u các phương pháp lý thuy t hay th c nghi m ñ xác ñ nh l c phanh, quãng ñư ng phanh, v n t c phanh. 1
- Nghiên c u th c nghi m d a trên vi c ch t o mô hình h th ng th phanh, l p trình ñi u khi n mô hình nh m ki m ch ng các phương pháp lý thuy t. Sau ñó áp d ng chương trình ñi u khi n vào ñi u khi n h th ng phanh th c t t i nhà máy Ôtô VEAM Thanh Hóa. II. T ng quan: Hi n nay nư c ta, s lư ng các băng th phanh trong các xí nghi p s a ch a, tr m ki m ñ nh cũng như các trư ng ð i h c K thu t ngày càng tăng cùng v i yêu c u ngày càng kh t khe v ch t lư ng ki m tra. ði n hình là h th ng th phanh AHS c a hãng AHS Wildau GmdH+ Co. KG Bussinesspark Berlin Windau ð c ñư c l p ñ t t i trư ng ð i h c Bách khoa ðà N ng, h th ng th phanh RAVAGLIOLI c a hãng Pontecchi Marconi Bologna Italia Via Maggio Italia t i Công ty Ô tô Trư ng H i, h th ng th phanh Micro Brake 6000 c a hãng Biess Marth Automobil-Servicegerate ð c t i Garage Sài Gòn, Long An, h th ng th phanh c a hãng Nissan Nh t B n ñư c l p t i nhà máy Cơ khí Ô tô ðà N ng... M i h th ng ñ u s d ng nguyên lý tính toán l c phanh riêng và có nh ng ưu khuy t ñi m nh t ñ nh. Như c ñi m cơ b n mà h u h t các h th ng phanh thư ng g p là v n hành ch ñ th v n t c tĩnh (2,3-5km/h) và vì v y không gi ng v i ñi u ki n th c t c a xe ch y trên ñư ng. H th ng th phanh BEP3600 kh c ph c ñư c như c ñi m ñó, có th v n hành ch ñ ñ ng v i v n t c có th lên t i 180 km/h ch ñ th v n t c. Hơn n a, h th ng này ñư c tích h p nhi u ch c năng cho phép xác ñ nh ñư c nhi u y u t ñánh giá hi u qu phanh, ño ñư c giá tr quãng ñư ng phanh, l c phanh… c a m i bánh xe. III. Nh ng nghiên c u lý thuy t và th c nghi m: 1. Nguyên lý xác d nh l c phanh c a ô tô: Hình 1 trình bày mô hình nh m xác ñ nh l c phanh trên bánh xe. Bánh xe ñư c ñ t trên m t rulô dư i m t áp r Bánh xe l c nh t ñ nh. Khi cho rulô quay, bánh xe s quay theo. Khi F phanh rulô và bánh xe ñ t ñư c v n t c góc n ñ nh, tài x ñ p phanh, t o ra momen phanh tác ñ ng lên bánh xe, làm bánh xe d ng l i, ñ ng th i t o nên m t l c phanh Fphanh tác ñ ng lên rulô làm rulô chuy n ñ ng ch m d n. Phương trình chuy n ñ ng c a ru lô như sau: Rulô ∑M can + M phanh = mR 2ω & (1) Trong ñó: J = mR 2 và ω l n lư t là mômen quán & Hình 1 tính và gia t c góc c a rulô; R và m: bán kính và kh i lư ng c a ru lô, ∑ M can : t ng các thành ph n momen c n tác ñ ng lên rulô, không k momen M phanh do l c Fphanh tác ñ ng lên rulô. T (1), có th suy ra công th c tính toán l c phanh: dv ∑F can + Fphanh = m , v i v là v n t c ti p tuy n trên bánh xe: v = ω R . dt Như v y, ñ xác ñ nh l c phanh, c n thi t ph i xác ñ nh gia t c ti p tuy n dv/dt c a rulô. 2. Sơ ñ nguyên lý làm vi c h th ng th phanh BEP3600: Khi xe vào v trí th phanh, b n bánh xe ô tô ñư c ñ t trên b n rulô. B n ñ ng cơ s kéo b n ru lô chuy n ñ ng, tương ng làm b n bánh xe quay theo. Khi các rulô ñ t ñư c t c ñ n ñ nh (v n t c th ), b n ñ ng cơ ñư c ng t kh i ngu n ñi n và các rulô s quay t do. K t lúc ng t ñi n ñ n th i ñi m ñư c cài ñ t trư c, chương trình s tính toán l c c n c a xe. Sau ñó, h th ng thông báo ñ tài x ñ p phanh, chương trình b t ñ u th c hi n vi c ño l c phanh. Do tác 2
ñ ng c a l c c n c a xe và c a momen phanh, rulô chuy n ñ ng ch m d n. B n encoder ñư c b trí nh m xác ñ nh gia t c góc c a các rulô, t ñó xác ñ nh ñư c l c c n và l c phanh. Các bi n t n ñư c b trí nh m ñi u ch nh t c ñ ñ ng cơ, khi c n th phanh các ch ñ khác nhau (hình 2). Bánh ñà 1 ð ng cơ 2 Encoder 3 M ch ñi u Máy khi n 4 tính 5 Hình 3 : Mô hình th c nghi m h th ng th phanh Hình 2 : Sơ ñ nguyên lý mô hình h th ng th phanh BEP3600 t i nhà máy ôtô Veam Thanh Hóa B tñ u B tñ u A ð p phanh Kh i ñ ng ñ ng cơ V = Vth Kh i ñ ng ñ ng cơ V = Vth D ng ñ ng cơ. G c th i gian t = 0. Fpi = m.dv/dt – Fc - Ft D ng ñ ng cơ Xác ñ nh gia t c c a rulô Xác ñ nh gia t c rulô S Fci = m.dv/dt - Ft V=0? Fti = m.dv/dt ð ð Ft = Max(Fti) S Fp = Max (Fpi) t = t1 ? ð K t thúc Fc = Max (Fci) K t thúc Hình 4 : A Hình 5 3
3. Sơ ñ nguyên lý làm vi c c a mô hình h th ng th phanh: ð ti n hành nghiên c u th c nghi m trư c khi áp d ng vào ñi u khi n và xác ñ nh l c phanh trên h th ng th phanh th c t , chúng em xây d ng mô hình th c nghi m như trên hình 3. Hai bánh ñà (1) mô ph ng hai rulô trư c c a h th ng th phanh. Khi ñ ng cơ (2) quay s làm quay các bánh ñà. Tín hi u t encoder ñưa v m ch ñi u khi n, m ch này s tính toán và truy n lên máy tính giá tr v n t c góc, gia t c góc c a bánh ñà, ñ ng th i m ch này cũng ñóng, ng t và ñi u ch nh t c ñ ñ ng cơ, th c hi n các ch ñ th v n t c khác nhau. Quá trình v n hành ñư c ñi u khi n trên máy tính, các l nh ñi u khi n ñư c truy n xu ng m ch ñi n ñ ñi u khi n tr ng thái ñ ng cơ. 4. Phương pháp th c nghi m xác ñ nh l c phanh: Trư c h t c n xác ñ nh l c c n Ft c a B tñ u TH PHANH TH h th ng, l c này ñư c PHANH TAY xác ñ nh khi không có xe trên b th . Hình 4 Ru lô quay ñ n v n t c trình bày sơ ñ thu t th , bánh xe quay theo toán xác ñ nh l c c n Ft Tương t ch ñ c a h th ng. Sau ñó, TH PHANH, C t ngu n ñ ng cơ, nhưng ch có 2 xác ñ nh l c c n Fc c a ru lô quay t do rulô sau quay, xe và l c phanh Fp, theo dùng phanh tay sơ ñ thu t toán cho T lúc c t ngu n t = 0 ñ n trên hình 5. th i ñi m cài ñ t trư c t = t1: V n t c và gia t c Tính l c c n rulô ñư c xác ñ nh theo phương pháp như sau: T i t = t1, b t ñ u ñ p phanh Giá tr v n t c ñư c l y Th l i m u v i chu kỳ 140ms, Ti p t c cùng v i th i gian T t = t1 ñ n khi V = 0: Tính l c phanh tương ng và ñư c lưu vào m ng hai chi u. B ng cách xem như v n Hình 6 t c là tuy n tính theo th i gian trong kho ng gi a hai l n l y m u, có th tính toán ñư c gia t c rulô như sau: dv v n+1 − v n = , trong ñó tn, tn+1: th i ñi m l y m u liên ti p th n và n+1 v i v n t c tương dt tn+1 − tn ng là vn, vn+1 v i v n ≤ v ≤ v n+1 . 5. Quy trình th phanh: Quá trình th phanh bao g m th phanh chính (g i t t là th phanh) và th phanh tay. Quy trình v n hành ñư c mô t sơ ñ cho trên hình 6. 6. Chương trình ñi u khi n h th ng và tính toán l c phanh: ð ñi u khi n t c ñ ñ ng cơ quay rulô, thu nh n tín hi u t encoder…, chúng em ñã thi t k và ch t o b vi m ch ñi u khi n s d ng PIC18F4550, ñ ng th i xây d ng chương trình ñi u khi n, tính toán xác ñ nh v n t c xe khi phanh, xác ñ nh gia t c rulô (hay bánh xe), xác ñ nh l c phanh. Chương trình ñư c vi t trên ngôn ng Visual Basic. Giao di n chính c a chương trình ñi u khi n ñư c trình bày trên hình 7 bao g m: 4
Nút CÀI ð T: thi t l p các thông s ban ñ u như v n t c th phanh, các h s hi u ch nh... Nút B T ð U: b t ñ u th phanh, toàn b quá trình th ñ u th c hi n t ñ ng. Nút BI U ð : hi n th ñ th sau m i quá trình th phanh. Nút STOP: d ng ñ ng cơ. Nút EXIT: thoát kh i chương trình. Trên màn hình giao di n hi n th b ng s m t s k t qu như: v n t c bánh xe, l c c n tác ñ ng lên h th ng, l c phanh… K t qu xác ñ nh v n t c và l c phanh (t i th i ñi m phanh) ñư c hi n th b ng s trên màn hình giao di n (hình 7) và ñư c bi u di n b ng ñ th như trên hình 8 và hình 9. Hình 7 : Giao di n chính c a chương trình ñi u khi n Hình 8 : ð th v n t c xe Hình 9 : ð th l c phanh 5
IV. ðánh giá k t qu : Sau th i gian nghiên c u th c hi n ñ tài, chúng em ñã ñ t ñư c các k t qu sau ñây: N m v ng ñư c c u t o, nguyên lý ho t ñ ng c a h th ng th phanh BEP3600. Thi t k , ch t o, v n hành thành công mô hình h th ng th phanh, xây d ng ñư c chương trình ñi u khi n h th ng và tính toán ñư c các ch tiêu cơ b n c a h th ng th phanh (v n t c bánh xe, l c phanh…). Mô hình và chương trình ñi u khi n ho t ñ ng n ñ nh, các s li u ño ñ c ñư c th hi n ñúng theo quy lu t, giao di n thu n l i, chương trình ng d ng cho phép lưu tr k t qu d dàng, thu n ti n cho vi c theo dõi, t ñó có th c i ti n v thu t toán chương trình ñ gi m sai s ño lư ng. V i thành công c a vi c th nghi m trên mô hình, ñ tài ñang ti p t c nghiên c u và tri n khai ng d ng vào h th ng th phanh BEP3600 th c t t i nhà máy ôtô Veam Thanh Hóa. V. K t lu n: ð tài nghiên c u cơ b n ñã thành công trên mô hình th c nghi m và có th ñư c tri n khai m r ng ng d ng th c t nh m ñi u khi n h th ng th phanh BEP3600 t i nhà máy ôtô Veam Thanh Hóa. Các ng d ng khác c a h th ng th phanh như ki m tra ABS (h th ng ch ng bó phanh) c n ñư c ti p t c nghiên c u th c hi n b ng cách phát tri n phương pháp vi phân ñ th . L i c m ơn: Chúng em chân thành c m ơn th y Lê Cung, th y Nguy n Th Tranh, ông Tr n Hoàn, Giám ñ c Công ty Cơ khí t ñ ng hóa DAMECO ðà N ng, ñã t n tình hư ng d n và t o ñi u ki n thu n l i cho chúng em hoàn thành các nghiên c u ng d ng c a mình. Tài li u tham kh o: [1] Công ty Cơ khí t ñ ng hóa DAMECO, H th ng th phanh BTS3000C, ðà N ng 2005. [2] Ngô Diên T p, L p trình ghép n i máy tính trong Windows, Nhà xu t b n Khoa H c và K Thu t, Hà N i 2002. [3] Ngô Diên T p, Vi ñi u khi n v i l p trình C, Nhà xu t b n Khoa H c và K Thu t, Hà N i 2002. [4] Nguy n Ti n, Ngô Qu c Vi t, Ph m Nguy n Tu n Kỳ, K thu t l p trình Visual Basic - T h c trong 21 ngày, Nhà xu t b n Giáo d c Hà N i 1997. [5] Nguy n H u C n, Phanh Ôtô (Cơ s khoa h c và thành t u m i), Nhà xu t b n Khoa H c và K Thu t, Hà N i 2004. 6