-1-
MỞ ĐẦU
1. Đặt vấn đề
Việc sản xuất, lắp ráp mới xe ôtô khách trong nước trong giai
đoạn hiện nay là rất cần thiết. Nó góp phần cải thiện điều kiện đi lại
của người dân, đồng thời tiết kiệm ngoại tệ cho đất nước. Tuy nhiên,
điều cần được quan tâm là công nghệ chế tạo các linh kiện, độ bền,
độ êm dịu và đảm bảo thuận lợi cho người ngồi trên xe khách. Hiện
tại, việc sản xuất lắp ráp xe ô tô khách trong nước đều được thực
hiện bằng cách nhập ngoại sát xi ô tô khách, đóng mới thân vỏ, ghế
ngồi và trang trí nội thất. Bước tiếp theo là tăng cường nội địa hóa
như chế tạo động cơ, hệ thống truyền lực, khung xe, nhíp... tiến tới
hoàn thiện việc sản xuất, lắp ráp (sau đây viết tắt là SXLR) xe ô tô
khách các loại trong nước. Do công nghệ thấp, bố trí ghế ngồi chưa
hợp lý, độ cứng ghế ngồi chọn tùy tiện dẫn đến tính êm dịu chuyển
động kém. Khi dao động tác động lâu dài sẽ làm cho người lái, hành
khách mệt mỏi và căng thẳng thần kinh, dễ gây ra tai nạn giao thông.
Do vậy, nghiên cứu về êm dịu chuyển động và các ảnh hưởng của
dao động ô tô khách sản suất và lắp ráp ở Việt Nam tới người lái và
hành khách đang là vấn đề được nhiều tác giả quan tâm.
2. Mục tiêu nghiên cứu
- Lựa chọn và xác định các chỉ tiêu đánh giá độ êm dịu chuyển
động của xe ô tô khách SXLR bằng lý thuyết và bằng thực nghiệm.
- Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng, đặc biệt là độ cứng ghế ngồi để
từ đó đề ra biện pháp trong thiết kế ghế và bố trí ghế đảm bảo giảm
thiểu tác hại của dao động ô tô tới sức chịu đựng của con người.
3. Những nội dung cần giải quyết
- Lựa chọn các chỉ tiêu đánh giá dao động và êm dịu chuyển động
của ôtô khách.
-2-
- Thiết lập mô hình toán học để khảo sát ảnh hưởng một số thông
số kết cấu và khai thác tới các chỉ tiêu êm dịu chuyển động.
- Thí nghiệm xác định các thông số đầu vào của mô hình dao
động cũng như đánh giá sức chịu dao động của con người.
- Đề xuất hướng cải thiện trong thiết kế ghế ngồi và bố trí ghế
nhằm giảm thiểu tác hại của dao động ô tô tới sức chịu đựng của
người lái và hành khách.
4. Phương pháp nghiên cứu
Kết hợp lý thuyết và thực nghiệm, sử dụng các thiết bị thí nghiệm
hiện đại.
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
- Ở Việt Nam, những chỉ tiêu êm dịu mà luận án lựa chọn để khảo
sát có thể coi là mới chưa từng có.
- Mô hình ô tô khách hai trục cùng các thông số đầu vào cho mô
hình được thí nghiệm chính xác trên các thiết bị hiện đại.
- Kết quả nghiên có thể là tài liệu tham khảo tốt cho giảng dạy,
nghiên cứu khoa học, các cơ sở sản xuất cũng như các cơ quan quản
lý trong nghiên cứu, thiết kế, ban hành luật có liên quan tới êm dịu
chuyển động của ô tô khách và sức chịu dao động của con người.
CHƯƠNG I - TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Khái niệm Hệ thống “Đường - Ôtô - Con người”
Khi nghiên cứu dao động, người ta thường coi ôtô như một hệ
thống nằm trong một mối liên hệ chặt chẽ với đường và con người
trên xe. Dao động của ôtô gây ảnh hưởng xấu tới con người (lái xe và
hành khách) hoặc tới sự an toàn của hàng hoá chuyên chở. Đồng thời
con người với tư cách là khối lượng được treo cũng có ảnh hưởng tới
dao động của ôtô. Nghiên cứu hệ thống “Đường - ôtô - con người”
-3-
có thể tiến hành theo 3 hướng: nghiên cứu về biên dạng mặt đường,
nghiên cứu dao động ôtô, nghiên cứu sức chịu dao động của con
người và sự an toàn hàng hoá chuyên chở.
1.2. Khái niệm về ảnh hưởng của dao động đến con người
Khi ôtô chuyển động, dao động của nó ảnh hưởng lớn đến sức
chịu đựng của con người ngồi trên xe. Những rung động cơ học của
thân người hay của những bộ phận riêng lẻ của cơ thể rất phức tạp và
có thể gây nên hàng loạt những thay đổi về trạng thái chức năng, về
khả năng làm việc và về sức chịu đựng. Tác động của sự rung động
cơ học đến cơ thể phụ thuộc vào: tần số rung động, cường độ rung
động (biên độ), độ liên tục của tác động và phương hướng của nó.
- Những rung động với tần số từ 3 đến 5 Hz gây nên phản ứng ở
tuyến tiền đình và có thể gây nên rối loạn dịch chuyển máu.
- Dao động với tần số từ 5 đến 11 Hz có thể tạo ra sự rối loạn tai
trong, đồng thời tạo ra sự cộng hưởng rung động toàn thân.
- Những rung động với tần số từ 11 đến 45 Hz gây ra sự rối loạn
chức năng của hàng loạt cơ quan nội tạng (trong đó có niệu quản).
1.3. Tổng quan về các chỉ tiêu liên quan đến độ êm dịu chuyển
động của ô tô
1.3.1. Tần số dao động riêng
Theo tần số dao động riêng của một hệ dao động (bao gồm 01
khối lượng đặt trên 01 lò xo) được hiểu là số dao động của hệ trong
một phút hoặc trong một giây: (1.1)
Trong đó: C là độ cứng của phần tử đàn hồi hệ dao động;
M là khối lượng đặt trên phần tử đàn hồi.
Theo lý thuyết ô tô, đối với ô tô khách 02 trục thì tần số dao
động riêng khi dao động phụ thuộc (tần số dao động liên kết).
C;(rad/s)
M
ω=
-4-
(1.2)
Ω1,2 : Tần số dao động riêng của khối lượng được treo trục trước, sau.
: Hệ số liên kết; ω1,2: Tần số dao động độc lập từng trục.
1.3.2. Gia tốc dao động
Xét hàm kích thích có dạng : qi = q0i [1-cos( ]; (1.7)
Gia tốc dao động : (1.8)
Trong đó: ψai: hệ số dập tắt dao động trục thứ i;
ωai: tần số dao động riêng trục thứ i.
1.3.3. Chỉ tiêu hệ số êm dịu
Hệ số êm dịu K được đưa ra do tập thể các kỹ sư Đức (VDI).
Tác giả cho rằng cảm giác con người khi chịu dao động phụ thuộc
vào hệ số độ êm dịu chuyển động K theo công thức 1.10.
(1.10)
Trong đó : nv - tần số dao động (Hz), - gia tốc dao động (m.s - 2)
- gia tốc bình phương trung bình (m.s - 2).
1.3.4. Chỉ tiêu công suất dao động
Chỉ tiêu này dựa trên cơ sở giả thuyết rằng cảm giác của con
người khi chịu dao động phụ thuộc vào trị số của công suất dao động
trung bình truyền đến họ: (1.12)
1.3.5. Chỉ tiêu đánh giá cảm giác theo gia tốc dao động và độ dài
thời gian tác động.
Tổ chức quốc tế về tiêu chuẩn hoá ISO đưa ra năm 1969 cho
phép đánh giá tác dụng của dao động con người ngồi trên xe. Cảm
giác được đánh giá theo ba mức: thoải mái, mệt mỏi và giới hạn.
()
[]
22222
1,2 1 2 1 2 1 2
12
14;rad/s
2(1 ) ⎡⎤
Ω= ω+ω± ηηωω
⎣⎦
−ηη
t)
υ
22 2
ai i ai
v0i 222 2 2
ai i ai ai i
4
Z()4
ψυ+ω
=ω
ω
−υ + ψ ω υ
cyc
22
vv
12,5 18
K.Z.ZK.Z
10,01.n 10,01.n
== =
++
&& && &&
..
Z
..
Zc
T
c
0
1
NLim P(t).v(t).dt.
T
=∫
1,2
η
-5-
Giá trị dao động tới hạn eVDV
- Giá trị gia tốc tới hạn eVDV (estimate vibration dose value)
đặc trưng cho giới hạn nguy hiểm đến sức khỏe con người do dao
động của xe ôtô khách trong khoảng thời gian dài. Các giá trị này
phụ thuộc vào thời gian dao động và gia tốc bình phương trung bình
theo tần số được tính theo 1.18: 1/4
1, 4. .=RMS
eVDV a T (1.18).(aRMS là giá
trị bình phương trung bình của gia tốc dao động).
- Chỉ tiêu về giá trị dao động là giá trị ước lượng của gia tốc
trung bình bậc 4 VDV:
(1.17)
Trong đó: a(t): là gia tốc tức thời theo thời gian;
T: khoảng thời gian khảo sát.
1.4. Những kết quả nghiên cứu về êm dịu chuyển động của ô tô ở
trong và ngoài nước
1.4.1. Các nghiên cứu trên thế giới
Về biên dạng mặt đường, các tác giả như P.B. Poтeнбepг -
1972, А. А. Хачатуров - 1976 đã công bố một cách đầy đủ phương
pháp mô tả mấp mô biên dạng mặt đường bằng các hàm xác định
(mấp mô đơn, mấp mô dạng hàm điều hòa...).
P.B. Poтeнбepг và một số tác giả khác đã trình bày khá chi tiết
về ảnh hưởng của dao động đến con người, các chỉ tiêu đánh giá độ
êm dịu chuyển động của ô tô như: K, Nc, .. Một số tác giả khác như
Alexander S.J, Benson A.J,.. đã công bố kết quả nghiên cứu về sức
chịu dao động của con người.
1.4.2. Các nghiên cứu trong nước
Trong nước, đã có một số công trình, luận án tiến sỹ nghiên cứu
có liên quan tới độ êm dịu chuyển động của T.S Lưu Văn Tuấn, dao
1/4
41,75
0
(). ( / )
=
⎡⎤
=⎢⎥
⎣⎦
∫
T
t
VDV a t dt m s
tb
Z
&&