Tóm tắt Luận án Tiến sĩ Kỹ thuật cơ khí động lực: Nghiên cứu hiệu quả phanh trên đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm giảm thiểu tai nạn giao thông

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO<br /> TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI<br /> <br /> NGUYỄN THANH TÙNG<br /> <br /> NGHIÊN CỨU HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƯỜNG<br /> CÓ HỆ SỐ BÁM KHÁC NHAU CỦA ĐOÀN XE<br /> SƠ MI RƠ MOÓC LÀM CƠ SỞ ĐỀ XUẤT GIẢI PHÁP<br /> NHẰM GIẢM THIỂU TAI NẠN GIAO THÔNG<br /> <br /> Chuyên ngành: Kỹ thuật cơ khí động lực<br /> Mã số:<br /> <br /> 62520116<br /> <br /> TÓM TẮT LUẬN ÁN TIẾN SĨ<br /> KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC<br /> <br /> Hà Nội – 2016<br /> <br /> Công trình được hoàn thành tại:<br /> Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> <br /> Người hướng dẫn khoa học:<br /> 1. PGS.TS. Võ Văn Hường<br /> 2. PGS.TS. Nguyễn Phú Hùng<br /> <br /> Phản biện 1: PGS.TS. Nguyễn Ngọc Quế<br /> Phản biện 2: PGS.TS. Nguyễn Văn Dũng<br /> Phản biện 3: PGS.TS. Nguyễn Nhật Chiêu<br /> <br /> Luận án được bảo vệ trước Hội đồng đánh giá luận án tiến sĩ cấp<br /> Trường họp tại Trường Đại học Bách khoa Hà Nội<br /> Vào hồi …….. giờ, ngày ….. tháng ….. năm ………<br /> <br /> Có thể tìm hiểu luận án tại thư viện:<br /> 1. Thư viện Tạ Quang Bửu - Trường ĐHBK Hà Nội<br /> 2. Thư viện Quốc gia Việt Nam<br /> <br /> MỞ ĐẦU<br /> Tính cấp thiết của đề tài: Nhằm đáp ứng nhu cầu vận chuyển ngày càng cao của xã hội, các<br /> đoàn xe sơ mi rơ moóc (ĐXSMRM) được chế tạo rất nhiều để phục vụ cho việc vận chuyển hàng<br /> hóa. Đoàn xe SMRM có công suất vận chuyển cao, góp phần giảm ùn tắc giao thông và giảm ô<br /> nhiễm môi trường. Tuy nhiên, việc phát triển ĐXSMRM cũng kéo theo nhiều hệ luỵ như:<br /> ĐXSMRM làm cầu đường mau bị hư hỏng và gây nhiều tai nạn giao thông. Để góp phần làm giảm<br /> tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây ra tác giả chọn đề tài “Nghiên cứu hiệu quả phanh trên<br /> đường có hệ số bám khác nhau của đoàn xe sơ mi rơ moóc làm cơ sở đề xuất giải pháp nhằm<br /> giảm thiểu tai nạn giao thông”.<br /> Ý nghĩa khoa học và thực tiễn: Kết quả nghiên cứu hiệu quả phanh ĐXSMRM của luận án<br /> là cơ sở ban đầu cho việc nghiên cứu động lực học phanh ĐXSMRM theo quy định của tiêu chuẩn<br /> TCVN 7360:2008 và ISO 7634:2007 [12], ECE-R13 [33] và ISO 14794: 2011 [24]. Mô hình và<br /> chương trình mô phỏng động lực học phanh ĐXSMRM cho phép khảo sát các trạng thái phanh<br /> ĐXSMRM nhằm tìm ra quy luật và giới hạn mất ổn định của đoàn xe khi phanh trong những điều<br /> kiện đường và kỹ thuật lái xe khác nhau, giúp cho lái xe có cơ sở điều khiển ổn định và an toàn.<br /> Ngoài ra, kết quả nghiên cứu có thể làm tài liệu tham khảo cho các công ty chế tạo nghiên cứu thay<br /> đổi kết cấu, cải tiến sản phẩm; làm cơ sở cho các nhà quản lý giao thông ban hành các quy định về<br /> thiết kế, chế tạo, đăng kiểm, vận hành ĐXSMRM; luận án có thể dùng làm tài liệu tham khảo cho<br /> cán bộ kỹ thuật và học viên ngành công nghệ ô tô.<br /> Điểm mới của luận án: Luận án là đã vận dụng hợp lý phương pháp tách cấu trúc hệ nhiều<br /> vật, mô tả ĐXSMRM 6 cầu chuyển động trong hệ tọa độ tương đối và sử dụng hệ phương trình<br /> Newton-Euler, lập trình theo cấu trúc mô đun. Luận án đã xây dựng phương pháp đo và hệ thống đo<br /> đồng thời 5 thông số động lực học phanh ĐXSMRM trong điều kiện Việt Nam. Thông qua thí<br /> nghiệm đã xác định được hàm hệ số bám x(sx) làm thông số đầu vào cho mô hình khảo sát.<br /> Cấu trúc của luận án: Luận án có 4 chương, 125 trang, 52 tài liệu tham khảo, 10 công trình<br /> đã công bố của luận án, 94 hình và đồ thị, 6 phụ lục.<br /> <br /> Chương 1. TỔNG QUAN VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU<br /> 1.1 Xu thế phát triển ĐXSMRM và tính cấp thiết của vấn đề nghiên cứu<br /> Hiện nay, trên thế giới và Việt Nam đang có nhu cầu tăng cường vận tải bằng đoàn xe để tận<br /> dụng những hạ tầng giao thông đã phát triển nhằm giải quyết vấn đề ùn tắc giao thông, giảm lượng<br /> khí thải, giảm ô nhiễm môi trường. Tuy nhiên, việc phát triển đoàn xe cũng kéo theo một số hệ luỵ<br /> như làm giảm tuổi thọ của đường, tăng tai nạn giao thông.<br /> 1.2 Tình hình nghiên cứu ở trong và ngoài nước<br /> 1.2.1 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam<br /> Ở Việt Nam hiện nay chưa có công trình nghiên cứu nào về hiệu quả phanh ĐXSMRM được<br /> công bố, chỉ có một số công trình nghiên cứu về hệ thống phanh ô tô.<br /> 1.2.2 Tình hình nghiên cứu của thế giới<br /> Đến nay trên thế giới đã có rất nhiều công trình nghiên cứu về hiệu quả phanh của ô tô được<br /> công bố. Các nghiên cứu tập trung giải quyết vấn đề nâng cao hiệu quả phanh và an toàn chuyển<br /> động cho ô tô. Trên cơ sở các nghiên cứu đó nhiều hệ thống phanh có điều khiển bằng điện tử được<br /> thiết kế chế tạo và sử dụng rộng rãi. Tuy nhiên, các công trình nghiên cứu về hiệu quả phanh của<br /> ĐXSMRM, đặc biệt là nghiên cứu phanh trên đường ướt, đường có hệ số bám thấp thì trên thế giới<br /> hiện nay chưa có nhiều.<br /> 1.3 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp nghiên cứu và giới hạn của đề tài<br /> 1.3.1 Mục tiêu nghiên cứu<br /> 1<br /> <br /> Luận án nghiên cứu cơ sở khoa học, xác định các yếu tố ảnh hưởng của đường như hệ số bám<br /> và kỹ thuật vận hành như cường độ phanh, vận tốc bắt đầu phanh, góc quay vô lăng đến hiệu quả<br /> phanh ĐXSMRM trên đường bằng phẳng, nhằm đề xuất phương án nâng cao hiệu quả phanh dưới<br /> góc độ sử dụng và góc độ kết cấu để giảm thiểu tai nạn giao thông do ĐXSMRM gây ra.<br /> 1.3.2 Đối tượng nghiên cứu<br /> Đoàn xe SMRM 6 cầu gồm XĐK Trung Quốc FAW 3 cầu và SMRM Tân Thanh 40F 3 cầu.<br /> 1.3.3 Phương pháp nghiên cứu<br /> Nghiên cứu lý thuyết bằng mô hình không gian và thực nghiệm phanh đoàn xe SMRM trên<br /> đường. Luận án sử dụng phương pháp Newton-Euler để mô tả động lực học phanh ĐXSMRM.<br /> 1.3.4 Giới hạn của đề tài<br /> Luận án chưa nghiên cứu ảnh hưởng của kết cấu, vật liệu chế tạo hệ thống phanh, kết cấu, vật<br /> liệu chế tạo lốp cũng như kết cấu của đường đến hiệu quả phanh ĐXSMRM.<br /> 1.4 Nội dung nghiên cứu và cấu trúc luận án<br /> 1.4.1 Nội dung nghiên cứu<br /> - Nghiên cứu tổng quan về hiệu quả phanh ô tô và ĐXSMRM;<br /> - Phân tích cấu trúc và lập mô hình không gian để mô tả động lực học phanh ĐXSMRM;<br /> Thiết lập hệ phương trình động lực học phanh đoàn xe; Mô phỏng các quá trình phanh đặc trưng<br /> trên đường thẳng và đường vòng;<br /> - Thí nghiệm xác định hàm hệ số bám x(sx) khi phanh của bánh xe trên đường khô và ướt;<br /> - Đánh giá hiệu quả phanh của ĐXSMRM; Đề xuất các giải pháp để nâng cao hiệu quả phanh.<br /> 1.4.2 Bố cục luận án<br /> Luận án được bố cục gồm 4 chương: Mở đầu; Chương 1. Tổng quan vấn đề nghiên cứu;<br /> Chương 2. Mô hình động lực học phanh ĐXSMRM; Chương 3. Khảo sát động lực học phanh<br /> ĐXSMRM; Chương 4. Thí nghiệm phanh ĐXSMRM; Kết luận và kiến nghị<br /> 1.5 Tóm tắt chương 1<br /> Hiện nay ĐXSMRM được sử dụng rất nhiều ở các nước trên thế giới và ở Việt Nam. Đoàn xe<br /> SMRM mang lại nhiều lợi ích kinh tế, xã hội nhưng cũng gây ra nhiều tai nạn giao thông cần phải<br /> nghiên cứu khắc phục. Trên thế giới đã có nhiều công trình nghiên cứu về hệ thống phanh<br /> ĐXSMRM và đạt được những kết quả rất khả quan; đã đề xuất áp dụng hệ thống phanh ABS trên<br /> ĐXSMRM ở Mỹ và Châu Âu. Ở Việt Nam còn ít công trình nghiên cứu về ĐXSMRM, chưa có<br /> công trình nghiên cứu về hiệu quả phanh ĐXSMRM được công bố và chưa có qui định bắt buộc sử<br /> dụng hệ thống phanh ABS trên ĐXSMRM.<br /> Hiện nay tiêu chí đánh giá hiệu quả phanh ĐXSMRM khi nghiên cứu chưa có công bố cụ thể.<br /> Khi nghiên cứu thường đánh giá hiệu quả phanh bởi hai tiêu chí chủ yếu là gia tốc phanh và ổn định<br /> quỹ đạo chuyển động thông qua góc lệch giữa thân XĐK và thân SMRM (K), trong đó tiêu chí ổn<br /> định chuyển động của đoàn xe khi phanh là quan trọng nhất [12, 19, 24, 33]. Để nghiên cứu hiệu<br /> quả phanh ĐXSMRM luận án chọn phương pháp nghiên cứu lý thuyết bằng mô hình không gian<br /> phi tuyến kết hợp với phương pháp thực nghiệm phanh ĐXSMRM trên đường.<br /> <br /> 2<br /> <br /> Chương 2. MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC PHANH<br /> ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC<br /> Đoàn xe SMRM là hệ nhiều vật, liên kết phức tạp. Mô hình động lực học phanh ĐXSMRM là<br /> mô hình tích hợp gồm mô hình cơ học hệ nhiều vật được mô tả bằng hệ phương trình Newton-Euler<br /> và mô hình xác định lực liên kết dạng thích nghi như mô hình lốp. Luận án chọn mô hình không<br /> gian để có thể mô tả đầy đủ cấu trúc ĐXSMRM và đáp ứng được mục tiêu nghiên cứu.<br /> 2.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM<br /> Đoàn xe SMRM có 2 thân, gồm XĐK và SMRM liên kết với nhau bằng khớp yên ngựa. Liên<br /> kết giữa khối lượng được treo và không được treo của ĐXSMRM thông qua hệ thống treo nhíp,<br /> được mô tả bằng các nội lực hệ thống treo là các hàm phi tuyến. Liên kết giữa xe và đường thông<br /> qua các bánh xe đàn hồi chịu biến dạng ở phương thẳng đứng, phương ngang, thể hiện qua phản lực<br /> lốp-đường.<br /> Để thuận tiện cho việc lập mô hình, luận án chia ĐXSMRM nghiên cứu thành 8 khối lượng<br /> (vật) cơ bản như sau: Khối lượng được treo của XĐK là mc1 đặt tại trọng tâm C1 của XĐK; Khối<br /> lượng được treo của SMRM là mc2 đặt tại trọng tâm C2 của SMRM; Khối lượng không được treo<br /> của các cầu là mAi đặt tại trọng tâm Ai của các cầu (i=1÷6), như hình (2.2).<br /> <br /> Hình 2.1 Khối lượng đoàn xe sơmi-rơmooóc<br /> <br /> * Một số giả thiết để lập mô hình: ĐXSMRM đối xứng trục theo chiều dọc; Cầu xe không<br /> quay quanh trục y; Cầu xe chuyển động theo trục x và trục z cùng với khối lượng được treo; Bỏ qua<br /> đàn hồi và ma sát trong khớp yên ngựa, lực cản không khí và mô men quay bánh xe quanh trục z;<br /> Độ đàn hồi của hệ thống treo tuyến tính trong miền làm việc và phi tuyến khi chạm vấu giới hạn<br /> hành trình; Độ cứng hướng kính lốp không thay đổi khi chưa tách bánh.<br /> 2.2 Phương pháp lập mô hình<br /> Để mô tả động lực học ĐXSMRM ta có thể sử dụng các phương pháp Newton-Euler,<br /> D’Alembert/Jourdain, Lagrange. Trong đó, phương pháp Newton-Euler đơn giản hơn, cho phép<br /> phân chia cấu trúc và lập trình theo mô đun, có thể xác định được các quan hệ nội hàm [6, 25].<br /> 2.2.1 Định nghĩa hệ tọa độ cho ĐXSMRM<br /> Để mô tả chuyển động của ĐXSMRM ta cần thiết lập một hệ tọa độ Descartes thuận bao gồm<br /> hệ toạ độ cố định G(OXYZ) và các hệ tọa độ vật B(Cxyz) như hình (2.2).<br /> 2.2.2 Lực và mô men tác dụng lên ĐXSMRM<br /> Lực và mô men tác dụng lên ĐXSMRM như hình (2.3).<br /> <br /> 3<br /> <br />