Báo cáo khoa học: "Nghiên cứu ảnh hưởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh Banzai" ppsx

Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố tới
kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh Banzai

TS. nguyễn văn bang
Bộ môn Cơ khí ôtô
Khoa Cơ khí - Trờng ĐH GTVT
KS. nguyễn hữu trí
Cục Đăng kiểm Việt Nam

Tóm tắt: Bi báo trình by động lực học phanh ôtô trên bệ thử phanh loại lực BANZAI
(Nhật Bản) từ đó nghiên cứu ảnh hởng của bán kính bánh xe v hệ số bám đến kết quả đo lực
phanh. ý nghĩa thực tiễn của vấn đề l đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao độ ổn định v độ
tin cậy của kết quả đo lực phanh khi kiểm định an ton kỹ thuật v bảo vệ môi trờng đối với
ôtô.

Summary: The article presents dynamic of automobile breaks on break tester (BANZAI,
Japan) on the base of which the influence of wheel - radius and the coefficient of friction of roller
on breaking force is studied. The practical aspect of the study is to put forward the measures to
raise the stability and reliability of the result of measuring breaking force when motor vehicle is
inspected.

i. đặt vấn đề
Bệ thử phanh BANZAI là bệ thử phanh
loại lực, do hãng BANZAI (Nhật Bản) sản
xuất, hiện nay đợc sử dụng tại một số trung
tâm đăng kiểm xe cơ giới và các cơ sở bảo
dỡng sửa chữa ở nớc ta. Bệ thử phanh
BANZAI có nhiều loại, đợc phân loại tuỳ theo
kết cấu, đờng kính con lăn, khoảng cách
giữa hai con lăn và khă năng đo. Bệ thử hoạt

động theo nguyên tắc đo lực phanh tại bánh
xe ô tô bằng các biến trở, giá trị đo hiển thị
trên đồng hồ. Mỗi phía của bệ có hai con lăn
bằng thép đờng kính bằng nhau, bố trí đối
xứng trong mặt phẳng ngang. Bệ có u điểm
kết cấu đơn giản, có độ bền cao, dễ bảo
dỡng, sử dụng. Kết quả đo lực phanh của
bánh xe chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố nh:
Hệ số bám của bệ; đờng kính làm việc của
bánh xe; tình trạng lốp xe; vị trí của ô tô trên
bệ thử phanh v.v Những nghiên cứu dới
đây trình bầy ảnh hởng của một số yếu tố
đến kết quả kiểm tra phanh trên bệ.
ii. ảnh hởng của một số yếu tố tới
kết quả kiểm tra phanh ô tô trên
bệ thử phanh BANZAI
1. Lực và mô men tác dụng lên ô tô khi
phanh trên bệ
Z
1
M
P1


bx
M
P2

X
t

P
1
Q
1
P
2
Q
2

h
g
a



G.cos


G.sin


G
Hình 1. Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô
khi thử phanh trên bệ BANZAI

Trên bệ thử phanh BANZAI khi phanh
bằng hệ thống phanh chính ô tô sẽ chịu tác
dụng của những lực sau đây (xem hình 1):
G: Trọng lợng ô tô; a,b,h
g

: Tọa độ trọng
tâm ô tô; L: Chiều dài cơ sở;
Q
1
và Q
2
: Phản lực pháp tuyến tác dụng
lên bánh xe tại điểm tiếp xúc với hai con lăn;
P
1
và P
2
: Phản lực tiếp tuyến tác dụng lên
bánh xe tại điểm tiếp xúc với hai con lăn; X
t
:
Lực phanh trên cầu trớc; Z
1
: Phản lực pháp
tuyến tác dụng lên cầu trớc; : Góc nghiêng
dọc của ô tô khi phanh trên bệ.
Tách riêng bánh xe cầu sau ta có sơ đồ
các lực và mô men tác dụng lên bánh xe nh
hình 2.
Hình 2. Sơ đồ lực mômen tác dụng lên bánh xe
khi phanh trên bệ
Trong đó: Z
2
: Trọng lợng đặt lên bánh xe;
M

P
: Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra;

1
và
2
: Hệ số bám tơng ứng của con lăn
trớc và con lăn sau với bánh xe; R
cl
: Bán kính
con lăn; R
bx
: Bán kính làm việc của bánh xe;
l: Khoảng cách tâm con lăn;
Phơng trình hình chiếu các lực trên hệ
trục xoy của hình 2 nh sau:
0cosPsinQcosP
sinQcosXsinZ
221
122
=+
+

(1)
0sinPcosQsinP
cosQsinXcosZ
221
122
=+
+

(2)
P1 = Q1.
1
(3)
P2 = Q2.
2
(4)
Trong đó: Các góc và xác định theo hình 3
khi bỏ qua biến dạng của lốp tại điểm tiếp xúc
với con lăn.
L
H

l
R
cl

R
bx
Z
2
X
2





cl

1
P
1

bx
R
bx
x
h

R
cl
1
M
P
P
2
Q
1


Q
2
Hình 3. Vị trí ôtô trên bệ thử BANZAI
Ta có:
) R R 2(
l
Sin
bxcl

+
=

2
bxcl
2
)RR(4
l
1Cos
+
=
;
2
bx
cl
2
bxcl
)RR(4
l
1).RR(2
l
tg
+
+
=
(5)
)l)RR(4
2
1
RR(

L
1
Sin
22
clbxclbx
++=

(6)
222
clbxclbx
)]l)RR(4
2
1
RR(
L
1
[1cos ++=

(7)
Giá trị các lực Z2; X2 đợc xác định bằng
sơ đồ tính toán tơng đơng trên hình 4, với
giả thiết bỏ qua ảnh hởng của lực cản lăn tại
các bánh xe.

Hình 4. Sơ đồ tính toán tơng đơng
L
)sin.hG.(a.cos
Z
g
2

+
=
(8)
22112
.Q.QX +

= (9)
Từ các phơng trình (1), (2) ứng dụng
phần mềm tính toán trên máy vi tính tính P
1
,
P
2
và lực phanh P.
Tiến hành tính toán và thí nghiệm kiểm
tra cho xe ô tô Ford ranger có các thông số:
R
bx
= 350 mm; L= 3 m; ta thu đợc các kết
quả sau:
Theo tính toán lý thuyết P
TT
:
P
TT
= 543 KG
Theo kết quả kiểm tra trên bệ thử P
BT
:
P

BT
= 539 KG
P
TT
P
BT
(Sai số 0,7%)
Với độ chính xác chấp nhận đợc có thể
sử dụng các phơng trình lý thuyết trên đây để
nghiên cứu ảnh hởng của một số các yếu tố
tới kết quả kiểm tra phanh trên bệ thử phanh
BANZAI.
2. ảnh hởng của bán kính bánh xe
Khi thay đổi bán kính bánh xe R
bx
, góc
thay đổi, lực phanh P
P
và lực phanh riêng
cũng thay đổi theo (hình 5).
Hình 5. Đồ thị quan hệ P
p
v


với bán kính bánh xe R
bx
Đồ thị cho thấy khi bán kính bánh xe
giảm lực phanh và lực phanh riêng tăng. Tuy
nhiên khi bán kính bánh xe nhỏ hơn 240 mm

thì tốc độ thay đổi của lực phanh và lực phanh
riêng rất lớn, độ nhậy của P
P
và với R
bx
cao,
kết quả đo có thể sẽ không chính xác. Do vậy
nên chọn R
bx
240 mm (với bệ thử
BST-150N, có R
cl
= 92,5 mm; l = 412,7 mm;
hệ số bám của bệ = 0,50).
Mặt khác để ô tô đứng yên trên bệ thử khi
phanh (điều kiện ổn định) thì: tg [1].
Dùng công thức (5) xây dựng đợc đồ thị quan
hệ giữa tg và R
bx
( hình 6). Từ đồ thị ta thấy
rằng khi = tg = 0,5 thì R
bxmax
theo điều kiện
ổn định là 380 (mm).
Hình 6. Quan hệ giữa R
bx
v tg


Z

2
O
1

X
2
G.sin
G.cos
h
g



Z
1
X
t

a b
L
P
P


700
650
600
550
500

180 210 240 270 300 330 370 400 R
bx
(
mm
)
(%)
70
65
60
55
50


P
P

(KG)
0.000
0.200
0.400
0.600
0.800
1.000
1.200
1.400
180 210 240 270 300 330 370 400
tg
R
bx
(

mm
)


Thực nghiệm kiểm tra phanh ô tô trên bệ
cũng cho thấy khi bán kính R
bx
thử vợt kích
thớc giới hạn (R
bx
> R
bxmax
), bánh xe kiểm tra
bị kéo lên (Q
1
= 0); lúc này lốp sẽ bị trợt với
con lăn sau, lực phanh báo trên đồng hồ
giảm.
3. ảnh hởng của hệ số bám
Từ phơng trình (3) và (4) xây dựng đồ thị
biểu diễn quan hệ giữa lực phanh riêng với hệ
số bám (hình 7). Lực phanh riêng quan hệ
tuyến tính với hệ số bám điều đó hoàn toàn
chính xác vì quá trình thử phanh là quá trình
tĩnh.
Hình 7. ảnh hởng của hệ số bám


đến lực phanh riêng

4. Nhận xét
Lực phanh P
P
và lực phanh riêng phụ
thuộc vào bán kính bánh xe và hệ số bám
giữa con lăn và bánh xe.
+ Khi bán kính bánh xe giảm lực phanh
và lực phanh riêng tăng. Mặt khác bán kính
bánh xe lớn nhất bị giới hạn với từng loại bệ
thử theo điều kiện ổn định.
Ví dụ: Với bệ BANZAI BST-150N; hệ số
bám của bệ thử = 0,5 thì bán kính bánh xe
kiểm tra 250 mm R
bx
380 mm.
+ Hệ số bám ảnh hởng nhiều đến trị số
lực phanh. Vì vậy trong quá trình thử phanh
cần đặc biệt lu ý đến tình trạng của lốp (độ
mòn của hoa lốp và áp xuất hơi trong lốp);
tình trạng tiếp xúc của con lăn với lốp (khô,
ớt, bẩn); trạng thái bề mặt của con lăn
(mòn, bong tróc lớp sơn ).
Tài liệu tham khảo
[1]. Thí nghiệm ô tô. PGS. TS. Cao Trọng Hiền,
TS. Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện. Trờng ĐH
Giao thông vận tải, 1995.
[2]. Kết cấu tính toán ô tô máy kéo. Nhà xuất bản
Giao thông Vận tải,1984.
[3]. Lý thuyết ô tô máy kéo. Nguyễn Hữu Cẩn và

các tác giả. Nhà xuất bản KHKT, 1996.
[4]. Sử dụng - Lắp đặt - Điều chỉnh bệ thử phanh
BANZAI - TOKYO. Nhật Bản,1994






(%)
0,70
0,60
0,50
0,45 0,50 0,55 0,60 0,65