nghiên cứu tính ổn định khi phanh đối với loại xe khách giường nằm

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐĂNG BỘ

NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH
ĐỐI VỚI LOẠI XE KHÁCH GIƯỜNG NẰM

NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520103

S K C0 0 4 3 5 4

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 09/2014


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐĂNG BỘ

NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH
ĐỐI VỚI LOẠI XE KHÁCH GIƢỜNG NẰM

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520103

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014
i

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƢỜNG ĐẠI HỌC SƢ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN ĐĂNG BỘ

NGHIÊN CỨU TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH
ĐỐI VỚI LOẠI XE KHÁCH GIƢỜNG NẰM

NGÀNH : KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC - 60520103
Hướng dẫn khoa học: PGS.TS. NGUYỄN VĂN PHỤNG

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 9 năm 2014
i


LÝ LỊCH KHOA HỌC
I. LÝ LỊCH SƠ LƢỢC:
Họ & tên: Nguyễn Đăng Bộ

Giới tính: Nam

Ngày, tháng, năm sinh: 15/04/1983

Nơi sinh: Thái Bình

Quê quán: Minh Tân – Kiến Xương – Thái Bình

Dân tộc: Kinh

Chỗ ở riêng hoặc địa chỉ liên lạc:
148/1C Đường Tây Hòa, Phường Phước Long A, Quận 9, Tp. HCM
Điện thoại cơ quan:

Điện thoại nhà riêng:

Fax:

E-mail:

II. QUÁ TRÌNH ĐÀO TẠO:
Đại học:
Hệ đào tạo: Chính quy

Thời gian đào tạo từ 09/2002 đến 07/2007

Nơi học (trường, thành phố): Học Viện Kỹ Thuật Quân Sự, Hà Nội
Ngành học: Xe Ô tô
Tên đồ án, luận án hoặc môn thi tốt nghiệp:
Khai thác hộp số tự động điều khiển thủy lực của hãng TOYOTA
Ngày & nơi bảo vệ đồ án, luận án hoặc thi tốt nghiệp:
Tháng 04/2007, Hà Nội
Người hướng dẫn: PGS.TS Vũ Hữu Hƣng
III. QUÁ TRÌNH CÔNG TÁC CHUYÊN MÔN KỂ TỪ KHI TỐT NGHIỆP ĐẠI HỌC:
Thời gian

Nơi công tác

Công việc đảm nhiệm

2007-2010

Công ty Cổ phần Vận tải dầu khí
Việt Nam

Cán bộ Kỹ thuật

2010-2014

Công ty P&G Indochina

Trưởng ca sản xuất

ii


LỜI CAM ĐOAN
Tôi cam đoan đây là công trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ công trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 26 tháng 9 năm 2014
(Ký tên và ghi rõ họ tên)

iii


LỜI CẢM ƠN

Trong quá trình học tập và nghiên cứu tại trường Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật
Thành phố Hồ Chí Minh, em đã học được rất nhiều kiến thức bổ ích cũng như
phương pháp nghiên cứu khoa học và tư duy sáng tạo khoa học. Khi thực hiện đề tài
luận văn tốt nghiệp, em đã được các thầy cô hướng dẫn và chỉ bảo tận tình. Những
nhận xét, ý kiến đóng góp từ các chuyên đề 1, 2 đã giúp em khắc phục những thiếu
sót để hoàn thiện hơn về đề tài nghiên cứu của mình.
Tuy nhiên, do điều kiện nghiên cứu còn hạn chế và năng lực của bản thân có
hạn, nên việc thực hiện đề tài còn có nhiều khiếm khuyết. Em mong các thầy cô
thông cảm và đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thiện hơn trong cuộc sống và công
việc trong tương lai.
Em xin chân thành cảm ơn các thầy cô đã tham gia giảng dạy và hướng dẫn
em trong thời gian vừa qua. Đặc biệt là thầy PGS.TS Nguyễn Văn Phụng và thầy
TS Lâm Mai Long đã cung cấp cho em những kiến thức chuyên sâu và những tài
liệu quý để em có thể thực hiện tốt luận văn này.
Em cũng xin chân thành cảm ơn đến gia đình, bạn bè, đồng nghiệp đã hỗ trợ
động viên và tạo điều kiện trong thời gian vừa qua để em hoàn thành tốt khóa học
cũng như đề tài tốt nghiệp này.
Xin chân thành cảm ơn!

KS. Nguyễn Đăng Bộ

iv


TÓM TẮT
Xe khách giường nằm là một xu hướng mới trong vận tải hành khách ngày nay
bởi tính tiện lợi và tiện nghi mà nó mang lại khi vận chuyển hành khách đường dài.
Tuy nhiên đã có những vụ tai nạn thương tâm của xe khách giường nằm trong thời
gian gần đây, nhất là trong tình trạng giao thông phức tạp và việc mất kiểm soát do
người lái xe phóng nhanh, vượt ẩu gây ra. Vì vậy, tính an toàn chủ động trên xe khách

giường nằm cần phải được nghiên cứu, xem xét nghiêm túc để giảm thiểu những nguy
cơ gây mất an toàn. Đặc biệt, trong thời đại ngày nay, đang phát triển mạng lưới
đường cao tốc cho phép xe vận hành ở tốc độ cao.
Trong đề tài này, em nghiên cứu về tính ổn định khi phanh xe ở tốc độ cao khi
mà những sự kiểm định của các Trung tâm đăng kiểm và việc thử xe tại các nhà máy
sản xuất không làm được (do điều kiện thử không cho phép ở tốc độ cao). Nội dung
chính trong luận văn này được thực hiện bao gồm 3 phần chính:
-

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng tới tính ổn định khi phanh.

-

Tính toán các chỉ tiêu đánh giá tính an toàn khi phanh và ổn định khi phanh.
Từ đó đưa ra các đề xuất vận hành an toàn khi phanh.

-

Viết chương trình tính toán các chỉ tiêu ổn định khi phanh cho dòng xe
giường nằm cụ thể và phổ biến nhất THACO MOBIHOME HB120SLD.

Toàn bộ những phân tích và chương trình tính toán ở đây có thể áp dụng cho
các dòng xe tương tự khác. Ta có thể sử dụng các cảm biến để thu thập các thông số
đầu vào để tính toán và so sánh với các giá trị thực tế đo đạc được để hiệu chỉnh cho
phù hợp trong quá trình thử nghiệm xe.

v


ABSTRACT

Mobile Home (Passenger cars) is a new trend of the passenger transport by
convenience and comfort that it brings the long-distance passenger transport. However
there have been tragic accidents of Mobile Home in recent times, especially in
complex traffic situation and the loss of control by the driver speeding and dangerous
overtaking cause . So active safety features on Mobile Home need to be studied,
serious consideration to minimize the risk of unsafe . Especially in this age , growing
highway network allows vehicles to operate at high speed .
In this thesis , I research about stability when braking at high speed when the
verification of the registration center and the test vehicle at the factory did not do it.
The main content of this thesis is done consists of 3 main parts :
- Analysis of factors affecting stability when braking .
- Calculate the indicator of safety when braking and stability when braking .
And then offer suggestions safe brake operation .
- Write a program that calculates the braking stability criteria for a specific
vehicle and the most popular THACO MOBIHOME HB120SLD .
The whole program analysis and calculations here can be applied to other
similar cars . We can use the sensors to collect the input parameters to calculate and
compare with the actual values measured for calibration accordingly during vehicle
testing .

vi


MỤC LỤC
Lý lịch khoa học ............................................................................................................ ii
Lời cam đoan ................................................................................................................ iii
Lời cảm ơn .................................................................................................................... iv
Tóm tắt............................................................................................................................v
Abstract ........................................................................................................................ vi

Mục lục ........................................................................................................................ vii
Danh sách các hình và biểu đồ ................................................................................... ix
Danh sách các bảng số ................................................................................................. xi
Chƣơng I: TỔNG QUAN ..............................................................................................1
1.1Tổng quan chung về tính ổn định khi phanh ...........................................................1
1.2Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nước .............................................................2
1.2.1Tình hình nghiên cứu trong nước .....................................................................2
1.2.2Tình hình nghiên cứu ngoài nước .....................................................................2
1.3Mục đích của đề tài .................................................................................................3
1.4Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài..............................................................................4
1.5Phương pháp nghiên cứu.........................................................................................4
Chƣơng II: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỰ ỔN ĐỊNH KHI PHANH ........................8
2.1 Động lực học tổng quát của ô tô khi phanh ...........................................................8
2.1.1. Sự lăn của bánh xe và các loại bán kính bánh xe ...........................................8
2.1.2. Các quan hệ động học và động lực học của bánh xe khi phanh .....................8
2.1.3. Mối quan hệ giữa các thông số động học và lực phanh................................14
2.2. Lý thuyết quá trình phanh ô tô. ...........................................................................17
2.2.1Lực phanh sinh ra ở bánh xe ...........................................................................17
2.2.2Lực phanh ô tô và điều kiện đảm bảo phanh tối ưu........................................18
vii


2.2.3Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh ..........................................................19
2.3. Tính toán hệ thống phanh của xe khách THACO MOBIHOME HB120SLD. ..21
2.3.1. Xác định các thông số của xe khi phanh ......................................................21
2.3.2. Xây dựng quy luật thay đổi của các thông số khi phanh có ABS. ...............32
Chƣơng III: ĐIỀU KIỆN AN TOÀN VÀ TÍNH ỔN ĐỊNH KHI PHANH ...........39
3.1Sự hãm cứng bánh xe ............................................................................................39
3.2Thời gian giảm tốc khi phanh ...............................................................................40
3.3Tốc độ giới hạn khi phanh không để xảy ra hãm cứng bánh xe ...........................43

3.4Ổn định chuyển động khi phanh ...........................................................................45
3.4.1 Ảnh hưởng của sự chênh lệch lực phanh giữa các bánh xe ...........................45
3.4.2Ảnh hưởng của lực li tâm trong trường hợp xe quay vòng khi phanh ...........50
3.4.3Ảnh hưởng của chiều cao trọng tâm xe khi phanh .........................................51
Chƣơng IV: TÍNH TOÁN SỰ ỔN ĐỊNH KHI PHANH

CỦA XE KHÁCH

THACO MOBIHOME HB120SLD ...........................................................................53
4.1Xây dựng mô hình toán học ..................................................................................53
4.1.1 Mô hình phẳng tổng quát ...............................................................................53
4.1.2 Mô hình tính toán...........................................................................................58
4.2Xây dựng chương trình tính toán ..........................................................................60
4.2.1 Giải hệ phương trình vi phân chuyển động của ôtô.......................................60
4.2.2 Các thông số đầu vào .....................................................................................63
4.3Kết quả khảo sát ....................................................................................................63
Chƣơng V KẾT LUẬN................................................................................................66
5.1 Nhận xét về đề tài .................................................................................................66
5.2 Khuyến nghị .........................................................................................................67
TÀI LIỆU THAM KHẢO...........................................................................................68
viii


DANH SÁCH CÁC HÌNH VÀ BIỂU ĐỒ
Hình 2.1: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe khi có trượt lăn ..............................................8
Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe khi trượt lết ...................................................9
Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe khi phanh ....................................................10
Hình 2.4: Sơ đồ sự lệch hướng của bánh xe khi lăn ......................................................11
Hình 2.5: Đồ thị sự phụ thuộc của bán kính lăn vào mô men xoắn Mk ........................14
Hình 2.6: Đồ thị mối quan hệ giữa hệ số bám và độ trượt ............................................15

Hình 2.7: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh ..................................17
Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh ...........................................................18
Hình 2.9: Sơ đồ tính toán tọa độ trọng tâm của ô tô .....................................................22
Hình 2.10: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe lên dốc .................................................25
Hình 2.11: Sơ đồ tính toán ổn định dọc khi xe xuống dốc ............................................26
Hình 2.12: Sơ đồ tính toán ổn định ngang .....................................................................27
Hình 2.13: Đồ thị quan hệ momen phanh của xe THACO MOBILEHOME
HB120SLD. ...................................................................................................................31
Hình 2.14: Các lực và momen tác dụng lên bánh xe khi phanh ...................................32
Hình 2.15: Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương
đối δ của bánh xe. .........................................................................................................34
Hình 2.16: Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu trước khi có ABS............................36
Hình 2.17: Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu sau khi có ABS. ..............................38
Hình 3.1: Sơ đồ lực tác dụng khi bánh xe bị hãm cứng ................................................39
Hình 3.2: Sơ đồ các lực tác dụng khi phanh ..................................................................46
Hình 3.3: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi có lực ngang tác dụng và bánh sau bị hãm
trước ...............................................................................................................................48
Hình 3.4: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi có lực ngang tác dụng và bánh trước bị hãm
trước ...............................................................................................................................49
ix


Hình 3.5: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi quay vòng ......................................................50
Hình 3.6: Sơ đồ lực tác dụng lên xe khi phanh trên đường nghiêng ngang ..................51
Hình 4.1: Quan hệ động học của ô tô trong mô hình phẳng..........................................53
Hình 4.2: Xác định vị trí trọng tâm ô tô tại một thời điểm nhất định ...........................56
Hình 4.3: Sơ đồ xác định gia tốc trọng tâm ô tô............................................................56
Hình 4.4: Sơ đồ lực tổng quát........................................................................................57
Hình 4.5: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh ..........................................................59
Hình 4.6: Xác định tọa độ trọng tâm .............................................................................62

Hình 4.7: Đồ thị kết quả khảo sát quá trình phanh ........................................................64
Hình 4.8: Đồ thị kết quả khảo sát quá trình phanh ........................................................65

x


DANH SÁCH CÁC BẢNG SỐ
Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của xe .............................................................................5
Bảng 2.1: Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt δ. .............................................34
Bảng 2.2: Quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt δ. ..............................................35
Bảng 2.3 : Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ ở giai đoạn tăng áp
suất: ................................................................................................................................35
Bảng 2.4: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ ở giai đoạn giảm áp
suất: ................................................................................................................................35
Bảng 2.5: Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt δ ở giai đoạn giữ áp
suất: ................................................................................................................................35
Bảng 2.6: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước Mp1 với độ trượt δ
ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo: .................................................................................36
Bảng 2.7: Quan hệ giữa mô men phanh sau Mp2 với độ trượt δ ở giai đoạn tăng áp
suất. ................................................................................................................................37
Bảng 2.8: Quan hệ giữa mô men phanh sau Mp2 với độ trượt δ ở giai đoạn giảm áp
suất. ................................................................................................................................37
Bảng 2.9: Quan hệ giữa mô men phanh sau Mp2 với độ trượt δ ở giai đoạn giữ áp suất.
.......................................................................................................................................37
Bảng 2.10: Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh sau Mp2 với độ trượt δ
ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo. .................................................................................37
Bảng 3.1: Thời gian phanh có hiệu quả .........................................................................42

xi

Chƣơng I

TỔNG QUAN

1.1 Tổng quan chung về tính ổn định khi phanh
Xu hướng phát triển của xe ô tô là ngày càng nâng cao tính năng động lực học
như tăng tốc nhanh, vận tốc chuyển động cao, tải trọng vận chuyển lớn, chạy được trên
nhiều địa hình phức tạp... Như vậy để đáp ứng được khả năng động lực học cao đó thì
vấn đề về an toàn chủ động của xe được đặt ra nhằm mục đích bảo đảm an toàn cho
con người, hàng hóa và phương tiện. Do đó khuynh hướng về nghiên cứu ổn định
chuyển động của xe ô tô khi phanh là xu hướng tất yếu trong sự phát triển ngành công
nghiệp ô tô.
Sự mất ổn định khi phanh là trạng thái mà ô tô không điều khiển được, hay quỹ
đạo chuyển động của xe không theo ý muốn của người lái. Nguyên nhân chính của vấn
đề này là do sự chênh lệch lực phanh giữa các bánh của xe tạo ra mô men quay làm
cho xe bị xoay. Sự chênh lệch lực phanh này có thể được tạo ra do trạng thái kỹ thuật
của hệ thống phanh có vấn đề (hư hỏng trong hệ thống phanh), hoặc do khả năng tiếp
nhận của mặt đường ở hai bên bánh xe khi phanh hãm cứng (giới hạn bám khi phanh).
Ngay cả khi không có sự chênh lệch lực phanh giữa 2 bên nhưng các bánh xe phanh bị
hãm cứng và có lực ngang tác dụng sẽ dẫn tới mất ổn định hướng chuyển động của ô
tô khi phanh. Đây là cơ sở lý luận để các ô tô ngày nay trang bị hệ thống chống hãm
cứng bánh xe ABS (Antilock Brake System).
Nghiên cứu tính ổn định khi phanh ô tô giúp cho người thiết kế chế tạo định
hướng trong sản xuất, có được nhận thức cơ bản hơn để cải tạo và từ cơ sở cơ bản mà
phân tích đề xuất khắc phục cải tiến phù hợp. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ
kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong
điều kiện làm việc cụ thể. Giúp cho người sử dụng có sự am hiểu nhất định để vận
hành ô tô. Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chóng phát hiện, tìm
ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, bảo

dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống phanh ô tô.
1


1.2 Tình hình nghiên cứu trong và ngoài nƣớc
1.2.1 Tình hình nghiên cứu trong nƣớc
Nghiên cứu động lực học phanh và ổn định phanh ở xe nhiều cầu của kỹ
sư Hoàng Ngọc Chính. Đề tài đã giải quyết một số vấn đề sau:
- Phân bố tải trọng trên xe nhiều cầu.
- Ổn định phanh trên xe nhiều cầu.
- Áp dụng tính toán trên xe tải 3 cầu nhãn hiệu HINO FM1 JNUA- RGV.
Đề tài “Nghiên cứu vấn đề ổn định của hệ thống phanh chống hãm cứng
ABS” của học viên Nguyễn Hưng Khóa 2010-2012 được thực hiện đề cập đến một số
vấn đề sau:
-Phân tích động lực học phanh ABS bằng thuật toán ABS đơn giản.
-Phân tích quá trình điều chỉnh lực phanh ABS
Vận dụng các yếu ảnh hưởng đến sự ổn định của ô tô khi phanh để đánh giá
sự ổn định phanh ở các loại ABS
1.2.2 Tình hình nghiên cứu ngoài nƣớc
High Speed Braking Stability của tác giả Bjorn Anderson Patric Gillberg năm
2013. Tác giả thực hiện một số vấn đề sau:
-

Phân tích động lực học quá trình phanh của xe đua và các yếu tố ảnh hưởng
đến ổn định chuyển động của xe khi phanh.

-

Xây dựng công thức tính toán cho mô hình xe bốn bánh cơ bản.

-

Viết chương trình tính toán và mô phỏng bằng đồ thị quỹ đạo chuyển động
của xe và các thông số về tính ổn định của xe khi phanh bằng phần mềm
Matlab 2012

-

Phân tích kết quả mô phỏng và đề xuất giải pháp nâng cao tính ổn định khi
phanh của xe High Speed

2


Vehicle Stablity and Dinamics Electronic Stability Control Final Reportlà
báo cáo của nhóm nghiên cứu gồm nhiều tác giả thuộc trung tâm nghiên cứu National
Transportation from the U.S. Department of Transportation Research and Innovative
Technology Administration. Nội dung của báo cáo khoa học này gồm:
-

Mô phỏng hệ thống ổn định điện tử ESC (Electronic Stability Control) trên
xe đầu kéo và đoàn xe bằng phần mềm Labview.

-

Chế tạo thiết bị thu thập tín hiệu và xử lý tín hiệu đo đạc được trên xe thực
bằng phần mềm Labview và Card NI.

-

Báo cáo kết quả và phân tích số liệu.

1.3 Mục đích của đề tài
Tính ổn định khi phanh của ô tô phụ thuộc vào khả năng tiếp nhận phản lực tiếp
tuyến giữa bánh xe và mặt đường. Khả năng tiếp nhận phản lực tiếp tuyến của mặt
đường lại phụ thuộc vào hệ số bám của mặt đường và trọng lượng phân bổ lên mỗi
bánh xe.
Để đánh giá tính ổn định khi phanh của dòng xe khách giường nằm hai tầng ta cần
phải đánh giá hai mục tiêu chính sau:
-

Điều kiện đảm bảo an toàn khi phanh: được đánh giá dựa trên cơ sở sự hãm
cứng của bánh xe và thời gian giảm tốc khi phanh

-

Vấn đề ổn định chuyển động khi phanh: Tính ổn định của ô tô khi phanh phụ
thuộc vào sự chênh lệch lực phanh giữa các bánh xe, các thành phần lực ngang
tác dụng lên xe khi phanh và chiều cao trọng tâm của xe

Do đó dựa trên cơ sở lý thuyết về trượt và bám và cơ sở lý thuyết về tính toán quá
trình phanh xe để nghiên cứu và tính toán về sự ổn định chuyển động khi phanh của xe
khách giường nằm hai tầng. Từ đó đề xuất các giải pháp nâng cao tính ổn định của xe
khi phanh trong điều kiện cụ thể của khu vực xe hoạt động. Đây là mục đích nghiên
cứu của đề tài.

3


1.4 Nhiệm vụ và giới hạn của đề tài

Với đề tài: '' Nghiên cứu tính ổn định khi phanh đối với loại xe khách giường nằm'',
tác giả sẽ tính toán các chỉ tiêu về hiệu qủa phanh và an toàn khi phanh trong điều kiện
đường và các tiêu chuẩn của Việt Nam. Qua đó sẽ đánh giá lại sự an toàn khi phanh và
tính ổn định khi phanh và đề xuất các giải pháp an toàn khi phanh, tạo cơ sở cho
những cải tiến trong hệ thống phanh và những khuyến cáo về an toàn khi vận hành xe
trong những điều kiện cụ thể.
Vì thời gian nghiên cứu có hạn và không có điều kiện để thực nghiệm nên việc
đánh giá tính ổn định khi phanh chỉ được tính toán dựa trên các thông số kỹ thuật của
xe và các thông số về điều kiện vận hành chung của Việt Nam. Ở đây ta không tính
đến ảnh hưởng của hệ thống treo đến tính ổn định khi phanh
1.5 Phƣơng pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu mà tác giả dùng ở đây là tính toán lại các giá trị đánh giá
quá trình phanh và sự ổn định khi phanh của xe khách giường nằm hai tầng dựa vào
các số liệu ban đầu của xe … và các số liệu do nhà chế tạo cung cấp kết hợp với đo
đạc, tính toán. Việc tính toán các thông số ảnh hưởng đến sự ổn định khi phanh được
thực hiện bằng phần mềm Labview 2009. Chương trình tính toán sẽ được thể hiện gồm
3 phần: Các thông số đầu vào (có thể thay đổi theo điều kiện cụ thể); Các thông số đầu
ra được biểu thị bằng đồ thị và giá trị cụ thể tương ứng với các điều kiện đầu vào; Các
hàm dùng để tính toán và chương trình tính toán. Từ kết quả đó sẽ phân tích và suy
luận theo hướng lý thuyết ổn định khi phanh để đề xuất các giải pháp và các khuyến
cáo về an toàn khi phanh.

4


Tổng thể về ôtô khách THACO MOBIHOMEHB120SLD.

295

1205

960

1455

1311

880

3400

1240

1115

1430

457

800

6000

3800

230

3580
3700
3800

11950

2020
2500

1860
2200
2500

Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của xe
THÔNG SỐ

KÝ
HIỆU

GIÁ TRỊ

ĐƠN VỊ

11950 x 2500 x 3800

[mm ]

Kích thước
Tổng thể xe(DàixRộngxCao)
Chiều dài cơ sở

L

6000

[mm]

Vết bánh trước

Vt

2020

[mm]

Vết bánh sau

Vs

1860

[mm]

Khoảng sáng gầm xe

Hs

230

[mm]

5

Chiều dài đuôi xe

3400

[mm]

Chiều dài đầu xe

2550

[mm]

αt/αs

12,5 / 12

[độ]

Trọng lượng bản thân

Go

12800

[kG]

Phân bố cầu trước/sau

Go1/Go2

5060 / 7740

[kG]

Ga

15700

[kG]

Ga1/Ga2

5700 / 10000

[kG]

Góc thoát trước / sau
Trọng lượng

Trọng lượng toàn bộ
Phân bố cầu trước/sau
Số người cho phép chở

42

Động cơ
Kiểu

MD9M-Diesel common rail

Loại

6 xy lanh, turbo intercooler

Đường kính xi lanh

125

[mm]

Hành trình pít tông

125

[mm]

Dung tích xy lanh

9203

[cm3]

Thứ tự thì nổ

1-4-2-6-3-5

Tỷ số nén

16,5 : 1

Công suất max

257 / 2200

[Kw/v/ph]

Mô men max

1400 / 1400

[N.m/v/ph]

Hộp số

MTS 61 H
2 4 6

Hệ thống số
R 1 3 5
I: 6,341 / II: 4,227 /
III:2,434 / IV: 1,503 / V:

Tỉ số truyền

6


1,00 / VI: 0,684 / R: 6,205

Hệ thống phanh
Kiểu dẫn động
Đường kính trống
phanh
Cầu trước

Khí nén 2 dòng, có ABS
Dt

Má phanh 1 dài x
rộng x dầy
Má phanh 2 dài x
rộng x dầy
Đường kính trống
phanh

Cầu sau

Dt

Má phanh 1 dài x
rộng x dầy
Má phanh 2 dài x
rộng x dầy

400 x150

[mm]

420x140x15-2 miếng

[mm]

420x140x15-2 miếng

[mm]

410x224

[mm]

420x160x15-2 miếng

[mm]

420x160x15-2 miếng

[mm]

Lốp xe
Cỡ lốp trước/sau

12 R 22,5-16

Áp suất lốp

8,4 / 8,1 (sau)

[kG/cm2]

36

(%)

11,7

(≤ m)

Đặc tính
Khả năng leo dốc
Bán kính quay vòng
Suất tiêu hao nhiên liệu

23 [lít] /100 [km]

Tốc độ tối đa

126

[km/h]

Dung tích thùng nhiên liệu

270

[lít]

7

Chƣơng II

CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ SỰ ỔN ĐỊNH KHI PHANH
2.1 Động lực học tổng quát của ô tô khi phanh
2.1.1 Sự lăn của bánh xe và các loại bán kính bánh xe
a) Khái niệm về sự trượt của bánh xe và bán kính lăn rl
Khi bánh xe lăn trên đường dưới tác dụng của lực kéo Fk hay lực phanh Fp thì sẽ xảy ra
sự trượt.
Bán kính lăn rl được xác định bằng quan hệ giữa tốc độ góc k và tốc độ thực tế V của
𝑟𝑙 =

xe:

𝑉

(2.1)

k

b) Bán kính tính toán r:
Được thống nhất lựa chọn là bán kính lăn của bánh xe bị động mà trên đó không có bất
kỳ một mô men kéo hay mô men phanh nào r = rl0
Khi phanh xảy ra hiện tượng trượt lết thì r < rl và khi trượt lết hoàn toàn rl=∞
Khi kéo xảy ra hiện tượng trượt quay thì r >rl và khi trượt lết hoàn toàn rl=0
2.1.2. Các quan hệ động học và động lực học của bánh xe khi phanh
a) Khái niệm về tốc độ trượt và độ trượt
Khi bánh xe lăn trên đường, dưới tác dụng của lực kéo Fk hay lực phanh Fp thì sẽ xảy
ra hiện tượng trượt quay hoặc trượt lết.
 Khi lăn có trượt lăn

ωk

r

V

V0

rl
P

X

Vδ

Hình 2.1: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe khi có trượt lăn
8


Đây là trường hợp của bánh xe kéo. Khi đó, tốc độ thực tế của tâm bánh xe V
nhỏ hơn tốc độ lý thuyết V0=ωk.r . Do vậy tâm quay tức thời P nằm ở bên trong
vòng bánh xe và rl < r . Trong vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường sẽ xuất
hiện một vận tốc trượt Vδ ngược hướng với trục X
V = r.ωk - Vδ = rl.ωk
Do đó:

(2.2)

V δ = V – V0 < 0

Để kể tới ảnh hưởng của sự trượt khi kéo, ta có khái niệm độ trượt khi kéo, ký
hiệu là δk:
𝛿𝑘 = −

𝑉𝛿
𝑉0

=1−

𝑟𝑙
𝑟

=

𝑉0 −𝑉

(2.3)

𝑉0

Ở trạng thái trượt lăn hoàn toàn thì ta có các quan hệ:
V=0 ;

ωk > 0

rl = 0
Vδ = -r.ωk = -V0
δk = 1
 Khi lăn có trượt lết

ωk

r

V0 V

rl
X
P

Vδ

Hình 2.2: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe khi trượt lết
Đây là trường hợp của bánh xe đang được phanh. Trong trường hợp này, tốc độ
thực tế V lớn hơn tốc độ lý thuyết V0 . Tâm quay tức thời P nằm bên ngoài bánh
xe và rl> r. Tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường cũng xuất hiện tốc độ
trượt Vδ nhưng hướng theo hướng dương của trục X. Tương tự ta cũng có khái
niệm về độ trượt khi phanh:
V = r.ωk + Vδ = rl.ωk
Vδ = V – r.ωk = V-Vo > 0
9


𝛿𝑝 = −

𝑉𝛿
𝑉

=

𝑟
𝑟𝑙

−1<0

Ở trạng thái trượt lết hoàn toàn thì ta có các quan hệ sau:
V δ = V ; ωk = 0
rl → ∞
δp = -1

b) Các quan hệ về lực khi bánh xe phanh
V

r

Mp

Fε ωk

Ff

Fp

Fp

Ff
Z

r

Mp

Fε ωk

Fξ

Fp

Ff
Z

r

Mp

Fε ωk

Fξ
Mf
X
Z

Hình 2.3: Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe khi phanh
X

10


Khi phanh, cơ cấu phanh sẽ tạo ra một mô men phanh Mp ngược chiều quay với
ωk và cân bằng với nó là một cặp lực Fp . Một đặt tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe

và mặt đường (gọi là lực phanh) và một đặt tại tâm bánh xe. Từ trạng thái chịu
lực của bánh xe phanh như hình trên, ta có các quan hệ về lực như sau:
Tải trọng thẳng đứng Fε = Z (Phản lực thẳng đứng)
Lực phanh:

Fp = Mp/r

Lực kéo tổng cộng tác dụng lên khung xe
Fξ = Fp + Ff = X
Như vậy trong trường hợp này lực đẩy lên khung Fξ bằng tổng của lực phanh và lực
cản lăn, nó cân bằng với phản lực tiếp tuyến của bánh xe với mặt đường khi phanh.
c)Sự trượt và sự lăn lệch của bánh xe khi phanh
Trong quá trình phanh xe sẽ xuất hiện sự trượt theo hướng chuyển động và sự
trượt bên.

X

VRsin

V-VRcos

VRcos



V

VR

Hình 2.4: Sơ đồ sự lệch hướng của bánh xeYkhi lăn

11


Hướng X – là hướng chuyển động tức thời của tiếp điểm bánh xe với mặt
đường. Lực phanh tác động ngược lại với hướng chuyển động của bánh xe.
Hướng Y - vuông góc với hướng X. Lực tác dụng theo hướng Y gọi là lực bên
Góc là góc lệch hướng của bánh xe

Từ sơ đồ ta có:
Tốc độ tương đối theo hướng chuyển động của bánh xe:
∆𝑉𝑋𝐵 = 𝑉 − 𝑉𝑅 𝑐𝑜𝑠𝛼

(2.4)

Độ trượt tương đối của bánh xe khi phanh theo hướng chuyển động của bánh xe:
𝛿𝑥,𝐵 =

∆𝑉𝑋𝐵 𝑉 − 𝑉𝑅 𝑐𝑜𝑠𝛼
=
𝑉
𝑉

Độ trượt tuyệt đối khi phanh
𝛿𝐵 =

𝑉 − 𝑉𝑅
𝑉𝑅
=1−
𝑉

𝑉

𝛿𝑥,𝐵 = 1 − 1 − 𝛿 𝑐𝑜𝑠𝛼

Suy ra:
Tốc độ lệch bên

∆𝑉𝑌𝐵 = 𝑉𝑅 𝑠𝑖𝑛𝛼
Độ trượt bên
𝛿𝑦,𝐵 =

Độ trượt tổng : 𝛿𝑟𝑠𝑙 =
Trong đó:

∆𝑉𝑌𝐵 𝑉𝑅 𝑠𝑖𝑛𝛼
=
= 1 − 𝛿 𝑠𝑖𝑛𝛼
𝑉
𝑉
𝑉𝑅2 +𝑉 2 −2𝑉𝑅 .𝑉.𝑐𝑜𝑠𝛼

(2.5)

𝑉

𝑉𝑅 = 𝑟. 𝜔
𝜔: là tốc độ góc của bánh xe; r: là bán kính bánh xe

12