Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén (Tóm tắt LA tiến sĩ)

MỞ ĐẦU
1. Lý do chọn đề tài
i
g h
g ghi
i N
g
g
h i h
i
h hi
g
i gi h g h g g g
g
ở
g Nhiề
i ờ g ó h
g
ờ g
ố
h
h h
ử dụ g Thê
hí h
h hỗ
ủ Nh
hiề
i
ã
g
ặ bi

i
h h ỡ
hụ ụ
ế
ờ gd i
hụ ụ d ị h
b ý hụ ụ ậ i
g
g
hố g e hí é hi
g
ử dụ g
g ối hổi biế ê
h h
b ý
d ó hữ g í h ă g
i h
i h hố g e
i hí T
hiê ở i N
g
ă gầ
ề ử dụ g
h h ờ g d i ó h hố g e hí é
i
ố
ề h
ị h ề í h
í h ổ ị h hi
h

g ê
ờ g
dố ầ h i e
é
ử dụ g ố h hố g
ê
ở
g
ầ ó
g
h ghiê
h
Nghiê
gi i h
i
g
h
g ủ h hố g e hí é
g h
b hậ h
g
g ê ầ ề ê dị
í h
h
g
ầ hiế
D ậ
i
ặ
ề “Nghiên cứu dao động của ô tô khách có sử dụng hệ thống treo khí nén”

h
g ghiê
ó ý gh h
i
ầ hiế ở i N hi
2. Mục đích nghiên cứu
Nghiê
h gi d
g
h h ử dụ g h hố g e hí é h g q
hỉ iê ê
dị
h
g hụ ụ h
g
hiế ế hế
g h h i h
khách ử
dụ g h hố g e hí é
ở i N
3. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
- ối
g ghiê
ủ ậ
h h ó ử dụ g h hố g e hí é
ở i N
- Ph
i ghiê
ủ ậ
ghiê

ý h ế
h
ghi
ềd
g
h h
ó ử dụ g h hố g e hí é
ở i N
4. Phƣơng pháp nghiên cứu
Ph
g h
ghiê
ủ ậ
ế h giữ ghiê
ý h ế
i h
ghi
- ề ghiê
ý h ế ã
họ
h h
hầ ử
h i hí é ó
h g ób h
hí hụ ê
ở ó
d g
h hd
g h g gi
h h ử dụ g h hố g e hí

é
h
h hd
g bằ g M b - Si
i
h gi
hh ở g ủ
ố h g ố
ế
ử dụ g ế
hỉ iê ề
ê dị h
g
- Sử dụ g ế q
ghiê
h
ghi
i
h g í h hí h
ủ
h h hi
hỉ h
h h ý h ế
g hời
ị h
h g ố ầ
h
h h
5. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của đề tài
* Ý nghĩa khoa học

-L
họ
h h
họ
d g
h h ghiê
g
họ h hố g e
hí é
h hd
g
h h
g h g gi
ó
ế ế ố hi
ế ủ
hí
é
g h hố g e L
họ
hỉ iê
h
h gi
h h ở g ủ h hố g e hí
é ế d
g
-L ậ
ó g gó ghiê
i ề
ố h g ố ế

ử dụ g h hố g e hí é
hh ở g ế d
g
h h
ở i N
Th g q
i
d g
h hd
g
ghiê
ý h ế
ậ
gó hầ h
hi
h
g h
h gi h
hố g e hí é hằ
g
í h ê dị
h
g ủ
h h
ử dụ g
g
* Ý nghĩa thực tiễn
- Kết qu nghiên c u của luận án sẽ góp phần hoàn thi n cho vi c thiết kế, chế t o và s n xu t l p
ráp ô tô khách sử dụng h thống treo khí nén.
- Luận án trình bày m t số ề xu t về sử dụng h thống treo khí nén trên các ô tô khách, giúp các

nhà qu ý ó
ở b h h
q
ịnh về khai thác, sử dụng ô tô khách có h thống treo khí
nén m t cách hi u qu và an toàn.

1


- Luận án có th
c dùng làm tài li u tham kh o cho sinh viên, họ iê h ê g h C hí
ô tô.
6. Bố cục của luận án
L ậ
g
hữ g hầ
h
g
:
- Chương 1: Tổ g q
ề
ề ghiê
- Chương 2: Thiế ậ
h hd
g
h h ử dụ g h hố g e hí é
- Chương 3: Kh
ế ố hh ở g ế d
g ủ
h h ử dụ g h

hố g
treo khí nén
- Chương 4: Nghiê
h
ghi
- Kết luận và kiến nghị, Phần phụ lục
7. Đóng góp mới của luận án
Luậ
ã iến hành chuẩn hóa mô hình nghiên c
ng l c học h thống treo khí nén bằng
th c nghi m v i sai số cho phép   10% X
ịnh bằng th c nghi
ờ g ặ í h h
ng
l c họ
hí é T ê
ở
h h e hí é ã
ịnh tiến hành xây d ng mô hình
nghiên c d
ng ô tô khách có sử dụng h thống treo khí nén, trong mô hình có k ến yếu tố
phi tuyến của h thống treo.
Kh
h hd
g
h h
h gi
h h ởng của m t số thông số kết c
ặc
g ủa h thố g e hí é ến các chỉ tiêu êm dịu và an toàn chuy

ng của ô tô khách s n
xu t l p ráp t i Vi t Nam:
-X
ị h
c nh của th tích bình khí phụ ến tính êm dịu và an toàn chuy
ng ô tô. Khi
h thống treo khí nén sử dụng thêm bình khí phụ gi m 11,5% góc nghiêng ngang thân xe v i
í h hí h ầu vào d ng xung, gi m 27,2% v i kích thích d ng ngẫu nhiên.
- Ả h h ởng của áp su t khí nén trong h thố g ến tính êm dịu và an toàn chuy
ng ô tô.
CHƢƠNG 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
L ậ
ã ghiê
h
í h g h
g ghi
h
g h
i
h hở i N
T hh h
h h ó ử dụ g h hố g e hí é
ề
i h g
q
ó
ị h ụ iê ghiê
; h
í h
h gi

ghiê
ó iê q
ế h hố g
treo khí nén.
H hố g e ó hầ ử
h i i hí é g i là hệ thống treo khí nén g
g
d g
hổ biế ê
i
h h ỡ
D ó í h
i
ề í h ê dị h
g
h hố g e hí é hi
ã dầ
h hế h hố g e ử dụ g hầ ử
h i
i
i h : hí
h ặ h h
Phầ ử
h i hí é ủ h hố g ó h ă g h
ổi
g hờ
ặ í h hị
é ủ h g hí
g bầ h
ó h

dụ g i
g iề hi h ặ b
g
h
ổi
g h h
i
hế
h
g
Q
hi
ề
g
h ghiê
g
g i
h h
ghiê
d
g
h h ó ử dụ g h hố g e hí é ở
g
hi
gd g iở
ố ghiê
ý
h ế
g bố q
b ib

ậ ă h
ỹ h
g ghiê
ý h ế ế h
i
hí ghi
i
h g h
h hd
g
h h ó ử dụ g h hố g e hí é ở
g
g h
g ở Kế q
ghiê
ó h ử dụ g
i i
h
h
h i hiế
ế hế
ử dụ g h hố g e hí é h
h hở
g
Nhiệm vụ nghiên cứu của luận án
Tê
ở h
í h h h h ghiê
g
ê hế gi i

g h
ụ í h ối
g h
i ghiê
ã
h ị h Nhi
ụ ặ
ối i ậ
:
-L
họ
h h
họ
hỏ g hầ ử
h i hí é h hố g e
ị h ặ í h
h
g
họ
hí é
- Nghiê
d g
h hd
g
h h ó ử dụ g h hố g e hí é
g
h g gi
g
h h ó
ế ế ố hi

ế ủ
hí é T ê
ở
h hd
g ã
d g ghiê
g dụ g hầ
ề M b - Si
i
hỏ g d
g ủa ô tô
h h
g h g gi
h h
h hé ghiê
g hời
ặ
g
g
họ
ủ
ềd
g
g iề i
h
g hẳ g
h gi
hh ở g ủ
ế ố hi
2

ế
g h hố g e ế d
g
h
g ủ
Tê
ở ó
ố h ế
h i
ử dụ g
h h ó h hố g e hí é
- Nghiê
hh ở g ủ
ố h g ố ế
h hố g e hí é ế d
h h
i i N
h gi
i ậ
ế q
ghiê
ý h ế bằ g i
h i ế q
q
ó h ẩ hó
i
h h ý h ế ã
d g

ị h
ố h g ố ầ
hình.
Giới hạn của đề tài.
-T g h
hổ ậ
hỉ ghiê
hh ở g ủ
h g ố ế
ặ
hí é
g h hố g e ế d
g
h h
- Ch
ghiê
hh ở g ậ i
hế
hi iế
g h hố g e hí
g
- C hí ghi
ậ
g
ị h ặ í h h
g
họ
hí é d
h h
g

ử dụ g ở i N
ị h
ố h g ố i
h g
h
ã
d g

ề
g
hí ghi
h
g ủ
é

ế d

g ê
h ý h ế

CHƢƠNG 2. THIẾT LẬP MÔ HÌNH DAO ĐỘNG Ô TÔ KHÁCH SỬ DỤNG HỆ THỐNG
TREO KHÍ NÉN
L ậ
hb
ở ý h ế ề h
hí L
họ
h h
họ
d g

h h
g
họ hầ ử
h i hí é Kh
hh ở g ủ
h g ố ế
ế ặ í h
g
họ ủ hầ ử
h i hí é X d g
h hd
g trong không gian ô tô khách
ó ử dụ g h hố g e hí é
h h ó
ế
hh ở g ủ
ế ố hi
ế L
họ
hỉ iê
h gi í h ê dị
h
g
h h
i i
Nam.
2.1. Mô hình động lực học của lò xo khí nén
S
h thống e hí é
c th hi

ê
h 2 1 C ở toán họ h
h h ng l c
học h thố g e hí é
ặ í h
h i của lò xo khí nén trong d i tần số làm vi c của ô tô t
(0-20 z [55] ặ í h
h i củ
hí é
g ối ph c t p, phụ thu
q
h ng
l c học và nhi
ng của ch hí C
i
g
họ ặ
g b g m: áp su t, th tích, nhi t
, khối
ng, mậ
ă g
ng củ
hí é 2
g h b h hí hụ 5 (bình khí phụ là
phần tử được nối với lò xo khí nén).
3

4
5
6

7

2
8

1

Hình 2.1. Sơ đồ hệ thống treo khí nén
1- Cầu xe ; 2- Lò xo khí nén(Ballon); 3-Khung xe (chassi); 4- Đường ống khí; 5- Bình
khí phụ ; 6- Van tải tr ng; 7- Máy nén khí; 8- Bình chứa khí nén
C ở toán học của mô hình h thống treo khí nén phụ thu
q
h ng l c học và
nhi
ng học ph c t p của khí nén bên trong h thố g [55]
nghiên c
ặ í h ng l c học
của lò xo khí nén, có th sử dụng mô hình vậ ý [29] [55]
c gi i thi u trên Hình 2.2. Trong ó:
Vb và pb- Th tích và áp su t tuy
ối của khí nén trong lò xo khí nén; Vr và pr- Th tích và áp su t
tuy
ối của khí nén trong bình khí phụ; As và ls- Tiết di n mặt c t ngang và chiề d i ờng ống
nối lò xo khí nén và bình khí phụ; z -Biến d ng củ
hí é he h
g hẳ g ng; chuy n
ng của khí nén giữa lò xo khí nén và bình khí phụ
ặ
g bằng khối
ng ms và biến

d ng zs; n- Chỉ số biến.
Gọi
b
ầ áp suất tuyệt đối
g h hố g e hí é
p0, khi lò
hí é bị é
3


h

gz ó
h
ổi h í h g
h
ổi
g g ∆pb ∆pr trong lò xo khí
é
b h hí hụ.
T mô hình vật lý Hình 2.2 xây d ng mô hình toán học cho lò xo khí nén GENSYS [29] ,[55]
c th hi
h ê hình 2.3
Fz

Fz
pa
Fzt

z

Ae

z

zs
ke

ls
pb ,Vb

kv
M

ws

As

pr ,Vr

cw

mk

Hình 2.2. Mô hình vật lý lò xo khí nén
Hình 2.3. Mô hình toán h c lò xo khí nén GENSYS
H h
g
h
ng l c học phi tuyến của lò xo khí nén(hệ phương trình có kể đến
chuyển động của khối lượng dòng khí trong hệ thống) hi é ến chiều của vận tốc dòng khí trong

ờng ố g
c viế h
:
 Fz   p0  pa  Ae  ke zs  kv  z  ws  ,
 2.29 


 Mw  kv  z  ws   cw ws sign  ws  .

2.2. Đ c tính đàn h i lò xo khí nén.
c t nh n hồi tĩnh
Khi d
ng, chiều cao bu g
h i biế ổi h ờng xuyên, dẫn t i h
ổi giá trị di n tích
làm vi c và th tích của bu g
h i. C hai giá trị này chịu h h ởng của kết c u bu g
h i
(hình d ng củ i
Khi h
ổi th tích dẫn t i h
ổi áp su t trong bu g
h i, theo mô
h h Ge
ã
d ng (2.29
c g h ủ
hí é
hi h h h i ờng h p phụ
thu c vào tần số làm vi c của h thống: Vùng làm vi c ở tần số cao và tần số th p. Khi tiến hành

é
h
hí é
c g hK
ị h h
[55]:
p0 Ae2n
dA
Kt 
 pb e
Vb0  Vr 0
dz

 2.30 

Trong bi u th c (2.30
c g h ủa lò xo khí nén g
c g h
g ng áp su t p0 ban
ầ
c gd h
ổi th tích Vb là h
ổi áp su ∆pb trong lò xo khí nén. Th tích khí
é
g
hí é h
ổi do có dịch chuy n z là: Vb= Vb0 - Aez.
T i trọng Fz ặt lên bu g
h i ở chiều cao làm vi c (z) và di n tích
hời Ae:

Fz= Ae (pb- pa)
 V  n



Vbn0
p 0  p a  Ae
Fz =  b 0  p0  pa  Ae = 
(2.33)
n
(
V

A
z
)
 Vb 

e
 b0

-3 3
-2 2
L a chọn thông số cho lò xo khí nén: Vb0=28.10 m ; Ae=4,8.10 m ; n=1,4 cho áp su
p0= 400; 500; 600 kPa. Kết qu h
c trên Hình 2.4.

4

h

ổi


Hình 2.4. Đặc tính tĩnh lò xo khí nén
c t nh ộng lực học lò xo khí nén.
ặ í h
g
họ ủ
hí é
g
g
họ Kd
bằ g q
dụ g ê
hí é
dị h h
zở
ầ ố í h hí h ầ
h
h
ủ
g
g
họ
ị h bằ g ỷ ố giữ gi ị
gb hb h h
g ủ
Fz gi ị
gb hb h h

g ủ dị h h
z he
g h :
Kd 

1T 2
Fz  t  dt
T 0
1T 2
z  t  dt
T 0

Ch í h hí h ầ
ng l c họ
hí é

;

z  t   zmax sin t   zmax sin  2 ft  .

ủa mô hình khi nén ở
ê Hình 2.5

ầ

ố h

h giữ
i ọ g

 2.35
h

h

ờ g ặ

í h

Hình 2.5. Đặc tính động lực h c lò xo khí nén

2.3. Mô hình dao động ô tô khách với hệ thống treo khí nén.
c giả thi t khi
ựng
h nh:
gi n trong quá trình nghiên c
h hd
ng
củ
h h
g h g gi
c xây d ng d
ê
gi hiế
:
Bỏ qua h h ởng của các ngu d
ng t ê
h
g
h thống truyền l c; Thân

xe c ng tuy ối có khối
ng ms và mô men quán tính khối
ng theo các trục Jx và Jy; Cụm cầu
b h e
g
e
h
t vật r n có khối
ng mu và mô men quán tính khối
ng Ju;
Ghế g ời lái
h hh
h
h hố g e g m phần tử
h i kd và gi m ch n cd.
Ng ời lái và ghế ng i
e
h
t ch
i m có khối
ng md chỉ d
g he h
g
thẳ g
g; C b h e ó
c ng ku
iế
i ặ
ờ g
g q rình chuy

ng, bỏ
qua h số c n của lốp; Khối
ng của thân xe và các cầu phân bố ối x g q
ặ hẳ g ối x ng
v i trụ dọ ủ
; Mặ
ờng không biến d ng, tiếp xúc bánh xe v i mặ
ờng là tiế
i m;
Khối
g
e
h g
c treo liên kết qua h thống treo bao g m lò xo khí nén theo mô
hình Gensys và gi m ch n có h số c
h g ổi;
H h
g
hd
ng mô hình 1/4 ô tô v i h thống treo khí nén:
5


ms zs  cs  zs  zu   ke  zs  zu   kv  z s  ws   0



mu zu  cs  zs  zu   ke  zs  zu   cw ws  zu sign  ws  zu   kt  zu  q   0




 Mws  kv  zs  ws   cw ws  zu sign  ws  zu   0

 2.45

Mô hình ô tô khách sử dụng h thống treo khí nén trong không gian có 8 bậc t do: Các bậc t d
b n của mô hình có th
c bi u di n bằ g é
ọ
suy r ng:

z = [Zd, Z, Ф, Θ, Zuf, Zuf, Фuf, Фur]T = [Zd,ysT,yuT]T;
H h
g
h d
trong không gian:

ng của ô tô khách

 md Z d   Fd ,

4
m Z  F F ,
s

si
d

i 1


4

2
 J x  ms hr    Fsi rsyi  M af  M ar  Fd ryd  ms a y hr ,
i 1


4
 J  ms h 2    F r  F r  m a h ,
p
si sxi
d xd
s x p
 y
i 1

2

m
Z

(2.50)
 uf uf   Fsi  Fui ,
i 1

4

 mur Zur    Fsi  Fui ,

i 3


2
2
J   F r  F r M ,
af
 uf uf  si syi  ui uyi
i 1
i 1

4
4

 J urur   Fsi rsyi   Fui ruyi  M ar .
i 3
i 3










(2.49)

Hình 2.12: Mô hình dao động của ô
tô khách trong không gian

trong đó: Fd -lực liên kết giữa ghế lái và thân xe; Fsi và Fui - lực liên kết của hệ thống treo tại vị trí
bánh xe thứ i và lực liên kết giữa các bánh xe thứ i với mặt đường (i = 1,2,3,4); Maf và Mar- mô men
chống lắc sinh ra do thanh ổn định ngang ở cầu trước và cầu sau; rs và ru- t a độ của các điểm đặt
lực.
H h
g
h
bằng l c củ
he
h
g
ị h h
:
4

 ms  md  mu  ax   Fxi

i 1

4

 ms  md  mu  a y   Fyi

i 1

4
m z  m z  m z  m z  F
 zi
s s
uf uf

ur ur
 d d
i 1


(2.51)

T

g ờ gh
h
g hẳ g ề
hi ó
q
í h he h
g dọ
= =0 T g ờ g h q
g ề
=0
3 3 4 Biểu iễn hệ phương tr nh ao ộng t ưới ạng a trận
C
h
g
h ủa h ph
g
hd
ng (2.50) có th
c khai tri n và bi u di n ở
d ng ma trận theo trình t d i
:

 M z  C z  K z  K w ws  Q u



M w  C  w s  Guw z sign w s  Guw  4 x 8 z  K vGsw z  K v w s

 w s





6

(2.75)


trong đó: z   Zd , Z , , Zuf , Zur ,uf ,ur  là véc tơ các t a độ suy rộng; ws   ws1, ws 2 , ws3 , ws 4 T là
T
T
véc tơ chuyển vị của khối lượng khí nén; u  qsT , quT   0,  ms a y hr  ,  ms ax hp  , q1, q2 , q3 , q4  là
T









véc tơ các ngoại lực suy rộng hay véc tơ các lực kích thích; M, Mw - các ma trận khối lượng; C,
Cβ -các ma trận hệ số cản; K, Kw, Kv - các ma trận độ cứng; Guw, Gsw - Các ma trận kích thước
hình h c; Q - Ma trận kích thích.
2.4. Các ch tiêu đánh giá dao động ô tô
Ch
gd
g ủ
h ờ g
h gi he hiề hỉ iê h
h T g ậ
NCS ử dụ g
hỉ iê
h gi d
g
h
:
4
hỉ tiêu nh gi ộ ê
ịu chu ển ộng
Luận án sử dụng chỉ iê
h gi
êm dịu chuy
ng theo giá trị b h h
g
g b h ủa
gia tố g ời lái, gia tốc l c ngang theo bi u th c toán học sau [69],[70],[71],[72]:
RMS ( Z d ) 
RMS   

T

1
Z d2 (t )dt

T0

< 2,5 [m/s2]

(2.76)

T

1
 2 (t )dt
T 0

Gi ố b h h
g
g b h ó gi i h n là:
+ Thoải mái: 0,1 (m.s- 2 )
+ Mệt mỏi cho phép: 0,315 (m.s-2 )
+ Mệt mỏi ở giới hạn cho phép: 0,63 (m.s- 2 ).
4
hỉ tiêu nh gi an to n chu ển ộng
Sử dụng giá trị b h h
g
g b h ủa dịch chuy
g ối giữa bánh xe v i
m p mô

bề mặ
ờ g
h gi
bám (tiếp xúc) của bánh xe v i mặ
ờng. ánh giá chỉ tiêu an toàn
chuy
g ối v i ô tô có bốn bánh xe theo bi u th c toán học tổng quát sau:
T

1 4 1
2

RMS  Fzd    
F
dt
zdi
4  i 1 T 0




[N]

(2.81)

hỉ tiêu nh gi khả năng ổn ịnh ngang
Tí h ổ ị h ủ
g hữ g í h h
h i h q
ọ g T g ờ gh

ổ g
q
ó
hi
h ă g
b
h
g h g bị
h ặ ậ
g ọi iề
i
h i h
hi h
gq
g hi h nh hoặc khi chuy
g ê
ờng dốc.
Dùng h số phân bố t i trọ g g g LTR
h gi ổ ịnh ô tô theo [46],[67],[60].
(2.83)
trong đó: FzT -Phản lực tại bánh xe bên trái thứ I; FzP -Phản lực tại bánh xe bên phải thứ i
Giá trị của LTR<1
ịnh kh ă g ổ ịnh của ô tô. KhiLTR= 1 là khi các bánh xe ở m t
bên bị nh c khỏi mặ
t có th x y ra lật ô tô. Ngoài ra,
m b o an toàn cho ô tô khi chuy n
ng, góc nghiêng ngang thân xe Max (góc nghiêng ngang tương đối giữa phần khối lượng được
treo và khối lượng không được treo) l n nh h hé h g
t quá 7-80.
KẾT LUẬN CHƢƠNG II

-L ậ
h hố g e
h i h
tô.
- ặ í h
g
hí hụ Ng
xo khí nén.
-M h h
ặ

ã
d g
h hd
hí é
h h ó
ế
g
họ h hố g e hí é
ủ
h

g ố

i
h
ờ g gi

g
ế

h h 1/4
h h
ố hi
ế
d g
họ
hỉ iê
h gi d

hí é ó h h ở g
ế h
hh ở g ó :
g
ó h h ở g ủ hiề d i iế di
g
ố dọ

g h g gi g
8 bậ
gi ố g g M h h
7

g h g gi
i
ờ g ặ í h
g ổ ị hô

g ốd
g

í hổ ị h h
hí é
b h hí hụ; h í h b h
ờ g ố g ối giữ b h hí hụ
d
d

h
g

g ố í h hí h ầ
h gi
hỉ iê d


g
- NCS ã
ị h
họ
hỉ iê
h
d
g
-C
ế q
ghiê
g h
g
g h g gi
ử dụ g h hố g e hí é

g h hố g e hí é ế d
g ủ

h gi

ề

ở h
Kh

ê
i

dị

h

h
h gi

h hd
hh ở g

g
h

g
h h
g ố ế

CHƢƠNG III. KHẢO SÁT CÁC YẾU TỐ ẢNH HƢỞNG ĐẾN DAO ĐỘNG CỦA Ô TÔ
KHÁCH SỬ DỤNG HỆ THỐNG TREO KHÍ NÉN
L ậ
hí é

ã h
d
g h hố g e

g
ế d

h h
g

h gi
hh ở g ủ
g iề hời gi

ố h g ố ế
iề ầ ố

3.1. Mô phỏng mô hình nghiên cứu dao động ô tô trong Matlab Simulink
Sử dụng h h
g
h 2 75.) xây d g
khí nén, kh
h gi
hỉ iê d
g

tô khách v i h thống treo nhíp trên Hình 3.2.

mô phỏng dao ng ô tô khách v i h thống treo
h ê
h31
mô phỏ g d
ng ô
Mo hinh dao dong o to khach trong khong gian voi he thong treo nhip

Mo hinh dao dong o to trong khong gian voi he thong treo khi nen

DAO DONG KHONG GIAN
z

z

zd

zd

CHI TIEU DANH GIA DAO DONG

ws
ws

z1

z
zd_dd1

qu

u

qu

HE TREO KHI NEN

zdd

u

Mat duong

zdd1

Mat duong
THAN XE KHONG GIAN

zdd1

z
zd_dd

Fz1

zdd

qu

Fz
qu

CHI TIEU DAO DONG

Hình 3.1. Sơ đồ mô phỏng dao động ô tô
khách trong không gian với hệ thống treo
khí nén

Hình 3.2. Sơ đồ mô phỏng dao động ô tô khách
trong không gian với hệ thống treo nhíp

Kích thích m p mô mặ
ờng là thông số ầ
h
h h
c mô phỏng trong khối
“Mat duong” ê
h 3 3 g m kích thích m p mô mặ
ờng d g
g “Mat duong dang bac”
và kích thích mặ
ờng ngẫ hiê “Mat duong dang ngau nhien” Khối “switch”
c sử dụ g
l a chọn tín hi
í h hí h biê
mặ
ờng d ng xung hoặc ngẫu nhiên phù h p v i chế
mô
phỏng kh o sát.

Mat duong bac thang

q1
q2
bump

Mat duong ngau nhien

-K-

Constant2

Transport
Delay2

q3

1
qu

q4
Out1

Switch
Transport
Delay

q

Subsystem

Hình 3.3. Khối mô tả kích thích mặt đường
Kích thích ngẫu nhiên của mặ
ờ g
c mô phỏng theo tiêu chuẩn ISO 8608-1995[49],
Mitschke [70] (được trình bày trong PL 4), ở các bánh xe bên trái và các bánh xe bên ph i
ct o
ra t hai khối “Mat duong dang ngau nhien” ê
h34

8


Mat duong dang ngau nhien

Band-Limited
White Noise
1.55e-4

v0

sqrt

Constant1

Math
Function

Product

1
s

Product1
1

1

2*pi*0.1*v0

qu

Constant

Hình 3.4. Sơ đồ mô phỏng kích thích mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO [68]
Mo hinh dao dong than xe trong khong gian

C* u

Gfs* u

delta_z

Zs

1
s

K* u

Integrator2

zdd

inv(M)* u

1

1
s

1
s

Integrator1

Integrator3

1
z

Kw* u

ws
2

2

u

zd
Q* u
qs

3
zdd

.

Hình 3.5. Sơ đồ mô phỏng dao động thân xe sử dụng hệ thống treo khí nén trong
không gian
Mo hinh he thong treo khi nen

Guw * u

2
zd

Sign
Product
Cbeta * u

|u|
u

v

beta

1

Kv*Gsw* u

z

1
s

inv (Mw )* u

Math
Function

Integrator 3
1
s

w

Integrator 1

Kv* u

1
ws

d

Hình 3.6. Sơ đồ mô phỏng động lực h c hệ thống treo khí nén
ó

ở
h gi
h í h
i t của h thống treo khí nén, luận án xây d ng mô hình
ng ô tô khách sử dụng h thống treo lo i hí h ê
h 3.7.

9


Cac thong so danh gia dao dong
1
zd_dd

zd_dd

zd
z_dd
z
K*u

phi _dd
K *u

phi

theta _dd
2

1

s

zdd

theta

1
s

Fzd

Ku *Gfu * u

1
z

Dynamic Loads
Fz
Total Loads

Saturation
3

Ku * u
Static Loads

qu

2

Fzt

Fz

Hình 3.7. Sơ đồ mô phỏng các chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô khách sử
Mo hinh dao dong o to trong khong gian
dụng
hệ thống treo nhíp

S1* u

1
s

K2* u

zdd

inv(M)* u

Integrator2

1
s

1
s

Integrator1

Integrator3

1
z1

1

2

u

zdd1
Q1* u
qs

.

Hình 3.8. Sơ đồ mô phỏng dao động thân xe sử dụng hệ thống treo nhíp trong không

gian

Cac thong so danh gia dao dong
1
zd_dd1

zd_dd1

zd1
z_dd1
z1

K*u

phi_dd1
K*u

phi1

theta_dd1
2

1
s

zdd1

1

theta1

1
s

Fzd1

Ku*Gfu* u

z

Dynamic Loads
Fz1

Saturation

3
qu

Total Loads

Ku* u
2

Static Loads

Fz1
Fzt

Hình 3.9. S
hỏ g
hỉ iê
h gi d
g
h h ó h hố g e hí
3.2. Ô tô khách UNIVERSE.
Ô
d g kh
d
g
h h gi ờng nằm hai tầng chở 43 g ời g m c lái
xe, có ký hi u UNIVERSE K43-2F14, sử dụng h thố g e hí é
c s n xu t l p ráp trong
c, ô tô kh o sát có tuyến hình h trên Hình 3.10.

10


Hình 3.10. Ô tô thí nghiệm
UNIVERSE K43-2F14

Hình 3.11. Sơ đồ hệ thống treo khí nén trên ô tô
UNIVERSE K43-2F14
1-Máy nén khí; 2- Bình ngưng nước; 3- Bầu tách ẩm; 4Bình xả nước; 5- Bình chứa khí nén dẫn động phanh; 6- Lò
xo khí nén; 7- Van điều chỉnh áp suất khí nén; 8- Thanh
điều chỉnh áp suất; 9- Bình khí nén dùng cho hệ thống treo.

3.3. Khảo sát dao động riêng của ô tô
3 3 Tần số ao ộng riêng của t theo phương thẳng ứng
ị h
ặ
gd
g iê g ủ
ử dụ g
h hd
g
ã
d gở
Ch ng 2,
hỏ g ầ ố d
g iê g he h
g hẳ g
g Tầ ố d
g iê g he
h

g hẳ g
g ủ h
e fzx= 1,553 Hz h ố dậ
d
g zs=0,285
3.3.2. Tần số ao ộng riêng lắc ngang
Mô phỏ g d
ng riêng l
g g
c th c hi n v i iều ki gó ghiê g b
ầu của thân
0
xe 0=5 . Tần số d
ng l c ngang thân xe là f s  0,6463Hz và h số dập t d
ng
 s  0,5892 .

3.4. Khảo sát dao động của ô tô trong miền thời gian.
3 4 Ảnh hưởng của ấp
t ường
+ Kích thích m t đƣờng dạng xung tác động các bánh xe bên trái.
Tiế h h
hỏ g d
g
hi h
b h e bê
i h
g bậ h g hiề
0,1m. Kh
h h i ờ gh :

hí é
ử dụ g h hố g e hí ó h ố
g
g
g
ố h
g h
h .

Hình 3.16. Các chỉ tiêu đánh giá dao
động, v=60 km/h

gq
d g
ử dụ g h hố g treo
h
gở
ậ

Hình 3.17. Tải tr ng tại các bánh xe với kích
thích mặt đường dạng xung, v=60 km/h.

Bảng 3 2: Các chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô dùng treo nhíp và treo khí nén
với kích thích mặt đường dạng xung
TT

Vận tốc
v [km/h]

1

5[km/h]

Hệ thống treo Ô tô Hyundai
UNIVERSE K43-2F14

Ch tiêu êm dịu

Ch tiêu an toàn

2

RMS (Z d ) [m/s ]

RMS  Fzd  [N]

hố g e

hí

1,0221

38569

hố g e

hí é

0,7777

38390

11


Tỷ lệ thay đổi
2

10[km/h]

-23,91%

-0,46%

hố g e

hí

0,9600

38432

hố g e

hí é

0,8395

38441

-12,55%

+0,02%

Tỷ lệ thay đổi
3

20[km/h]

hố g e

hí

0,8985

38346

hố g e

hí é

0.7486

38228

-16,68%

-0,31%

Tỷ lệ thay đổi

4

40[km/h]

hố g e

hí

0,8934

38318

hố g e

hí é

0.7535

38243

-15,66%

-0,20%

Tỷ lệ thay đổi
5

80[km/h]

hố g e

hí

0,9186

38302

hố g e

hí é

0,7656

38227

-16,65%

-0,20%

Tỷ lệ thay đổi

+ Kích thích m t đƣờng dạng ngẫu nhiên.
Biê
í h hí h gẫ hiê ủ ặ
ờ g
dụ g ê
he iê h ẩ ISO 8608[49], Mitschke [70], i h
g

b h e bê

i
ờ g
g b h cấp C).

Hình 3.19. Các chỉ tiêu đánh giá dao động

hỏ g

Hình 3.20. Tải tr ng tại các bánh xe,
v=60 km/h.
Bảng 3.3: Các chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô dùng treo nhíp và treo khí nén với kích thích
mặt đường dạng ngẫu nhiên.

TT

Vận tốc
v [km/h]

1

5[km/h]

2

10[km/h]

3

20[km/h]

4

40[km/h]

5

80[km/h]

Hệ thống treo Ô tô Hyundai
UNIVERSE K43-2F14
hố g e
hố g e
Tỷ lệ thay đổi
hố g e
hố g e
Tỷ lệ thay đổi
hố g e
hố g e
Tỷ lệ thay đổi
hố g e
hố g e
Tỷ lệ thay đổi
hố g e
hố g e
Tỷ lệ thay đổi

hí
hí é
hí
hí é

hí
hí é
hí
hí é
hí
hí é

3 4 Ảnh hưởng của p suất trong
o kh n n
Kh
hh ở g ủ
hí é
g
h
g ủ
h
gở
g
+ Kích thích m t đƣờng dạng ngẫu nhiên.
12

ậ

Ch tiêu êm dịu
2
RMS (Z d ) [m/s ]

Ch tiêu an toàn
RMS  Fzd  [N]

0,3527
0,2428
-31,16%
0,4978
0,3469
-30,31%
0,6985
0,5068
-27,44%
0,9277
0,7032
-24,19%
1,1475
0,9162
-20,15%

38093
38044
-0,12%
38134
38132
-0,005%
38243
38246
-0,008%
38427
38299
-0,33%
38698
38439

-0,67%

hí é ế
ố 60 km/h.

í h ă gê

dị


Hình 3.21. Các chỉ tiêu đánh giá dao
động, v=60 km/h.

Hình 3.22. Tải tr ng tại các bánh xe,
v=60 km/h.

Bảng 3.4: nh hưởng của áp suất trong lò xo khí nén đến dao động ô tô
TT
1
2
3

P0

Chỉ tiêu êm dịu
RMS (Z d )

Chỉ tiêu an toàn
RMS  Fzd 

Hệ số
LTRMax

[Pa]
4.105

[m/s2]
0,8429

[N]
38757

0,388

5

0,8447
0,8536

38799
37400

6.10
8.105

0,400
0,408

+ Kích thích m t đƣờng dạng xung.

Hình 3.23. Các chỉ tiêu đánh giá dao
động, v=60 km/h.

Hình 3.24. Tải tr ng tại các bánh xe,
v=60 km/h.

Bảng 3.5: nh hưởng của áp suất trong lò xo khí nén đến dao động ô tô
TT
1
2
3
4
5
6

P0

Chỉ tiêu êm dịu
2
RMS (Z d ) [m/s ]

Chỉ tiêu an toàn
RMS  Fzd  [N]

[Pa]

[m/s2]

[N]

4.10

5

0,6012

38180

0,271

5.10

5

0,5932

38204

0,265

6.10

5

0,6405

38214

0,271

7.10

5

0,6407

38225

0,289

8.10

5

0,6200

38217

0,302

0,7081

38285

0,329

10

6

3 4 3 Ảnh hưởng của thể t ch nh kh ph
+ Kích thích m t đƣờng dạng xung tác động bánh xe bên trái.

13

Hệ số
LTRMax


Hình 3.25. Các chỉ tiêu đánh giá dao động.

Hình 3.26. Tải tr ng tại các bánh xe

Bảng 3.6: Chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô
TT

Thông số

Chỉ tiêu êm dịu
2
RMS (Z d ) [m/s ]

Chỉ tiêu an toàn
RMS  Fzd  [N]

Góc nghiêng ngang
thân xe Max [độ]

Hệ số
LTRMax

1

H thống treo khí nén có
bình khí phụ

0,4855

38265

1,1974

0,3016

2

H thống treo khí nén
không có bình khí phụ

0,5416

38207

1,3531

0,3769

3

So sánh m

c i thi n
khi có bình khí phụ

-10,4%

+ 0,2%

-11,5%

-19,97%

+ Kích thích m t đƣờng ngẫu nhiên

Hình 3.27. Các chỉ tiêu đánh giá dao động.

Hình 3.28. Tải tr ng tại các bánh xe.

Bảng 3.7: Chỉ tiêu đánh giá dao động ô tô
TT
1
2
3

Thông số
H thống treo khí nén có
bình khí phụ
H thống treo khí nén
không có bình khí phụ
So sánh m
c i thi n

khi có bình khí phụ

Chỉ tiêu an toàn
RMS  Fzd  [N]

Góc nghiêng ngang
thân xe Max [độ]

Hệ số
LTRMax

1,0630

38777

1,3516

0,409

0,9535

38933

1,8700

+10,4%

- 0,5%

-27,2%

Chỉ tiêu êm dịu
2
RMS (Z d ) [m/s ]

0,423
-3,3%

3.5. Khảo sát dao động của ô tô trong miền tần số
ặ í h biê
ầ ố biê
h hé
ị h
g ầ ố ó h
d
g
g
h ở g
g g i ậ ố h
g h
h
ủ
h
g
hd
g ô tô khách
ử dụ g h hố g e hí é ã
d g h h
g
h i h

hi
ế ử dụ g biế ổi
L
e
g iề hời gi
g iề ầ ố biê
bằ g h
ề
g ối h
và khó h hi
ặ bi
ih
ặ
ờ g gẫ hiê . L ậ
d gh
hí h ặ
ờ g ó
d g h h i : q(x)=q0 sin(x/L),
g ó: q0 biê
h L
hiề d i ó g
ặ
he ậ ố
ầ ố ó d g: q(t)=q0 sin2 f. Nh ậ ó h iế h h h
d
g
i
í h hí h ầ
he ậ ố v h ặ he ầ ố f cho
h hd

g
h h ã
hỏ g
g Si
i
T i ỗi gi ị ầ ố f
ị h iế h h gi i h h
g
h i h
2 75 ẽ
gi ị
z hụ h
hời gi t T ó
ị h
gi ị ủ
h g ố ầ
he
14


hời gi t.
hị bi di q
h giữ ầ ố
biê
i ỗi gi ị ủ ầ ố f xác
ị h
gi ị
h h g ố ầ
ủ h hố g
gi ị

hi h í h hí h ầ
h b
ầ q0 Kh
h h i ậ ố h
g
0 ÷ 100 km/h,
g g i
ầ ố 0 ÷25Hz khi L=0,5m Tậ h
gi ị
he ầ ố
hị ặ í h biê
- ầ
ố ủ
i
g
3 5 Ảnh hưởng của p suất trong
o kh n n n ê
ịu chu ển ộng.
+ Trƣờng hợp không sử dụng bình khí phụ:

Hình 3.31 Đặc tính biên độ-tần số dịch
chuyển, gia tốc người lái.

Hình 3.32. Đặc tính biên độ-tần số của tải
tr ng bánh xe.

+ Trƣờng hợp sử dụng bình khí phụ:

Hình 3.34. Đặc tính biên độ-tần số dịch
chuyển, gia tốc người lái.số

35

Ảnh hưởng của thể t ch

nh kh ph

Hình 3.35. Đặc tính biên độ-tần số
của tải tr ng bánh xe. số

nê

Hình 3.37. Đặc tính biên độ-tần số dịch
chuyển, gia tốc người lái.số

ịu chu ển ộng

Hình 3.38. Đặc tính biên độ-tần số
của tải tr ng bánh xe. số

15


KẾT LUẬN CHƢƠNG 3
ã h
d
g
i h g ố ầ
h h gi ờ g ằ h i ầ g ó ý
hi UNIVERSE K43-2F14

g iề hời gi
h
hỉ iê d
g h h i ờ g
h
ử dụ g h hố g e hí é
h hố g e hí ó
g
g h T g
h g ậ ố h ờ g h i h
hỉ iê ề gi ố g ời i i h hố g e hí é
i hi
ê 12 55%
i h hố g e d g hí
i í h hí h d g
g
gi
ê 20% i ích
hí h ặ
ờ g gẫ hiê
Th í h b h hí hụ
g ủ h hổ ị h g g hh ở g ế í hổ
ị h ủ
Khi
hê b h hí hụ biê
d
g gi
h h
hi i q
C

hỉ iê
h gi ề gi ố g ời i ố í h ổ ị h ố gi
11 5 % gó ghiê g
g g
h ủ
Khi
ă g
ă gb h h
g
g b h gi ố h
e
ă gb h h
g
g
b h gi ố
g g h
e
gi
í h ă g ê dị h
g ủ
Kế q
h
h h
h ố
h gi ậ
ở ằ
g gi i h ổ ị h LTR<
07
g h i ờ gh
ó

h g
b h hí hụ
T g iề ầ ố h
g
hí é ó h h ở g ế í h ê dị
h
g hi ă g
ă g dị h h
g ời i Khi
hê b h hí hụ
h
hố g e gi
dị h h
ủ g ời i gi
gó
g g
gi ố
g g
thân xe.
i h hố g e hí é
h h ã h
h g ố hh ở g ế
hỉ iê
d
g
b g : h í h
g
hí é
í h h
ờ g ố g ối giữ b h

hí hụ
hí é
ặ bi
hi
hê b h hí hụ ó h í h h
ý
h hố g
ă g í hổ ị h ủ
gi
dị h h
hẳ g
g ủ h
e
gó
g g h
xe.
CHƢƠNG IV: NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM
L ậ
ị h
h g ố í h h
ủ
hí é b h hí hụ h hi
hí
ghi
ị h ờ g ặ í h ủ hầ ử
h i hí é
ị h
ố h g ố ầ
h
h h h hố g e hí é độ cứng tĩnh độ cứng động lực h c lò xo khí nén .. Thí ghi

ầ ốd
g iê g ủ
họ h
ế q hí ghi
i
h g hi
hỉ h i
h h ý h ế ã
d g
ị h
ố h g ố ầ
h
h h
4.1. Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm
Mụ í h ủ hí ghi
ố h g ố ủ hầ ử
h i hí é
h g ố ầ
h
h hd
g iế h h
ờ g ặ í h
h i ủ hầ ử
h i hí é
ê
h h ế q
hí ghi
ở i
h g
h h ý h ế ã

d g
h gi
hh ở g
ủ
h g ố ế
ế d
g
í h
h
g
h h ó ử dụ g h hố g
treo khi nén, trên các
h h
i i N
4.2. Thí nghiệm xác định độ cứng tĩnh lò xo khí nén
4.2.1. Điều kiện khi thực hiện thí nghiệm
Thí ghi
é
h
hí é
iế h h i T g
Kh họ
g gh
ờ g i
họ Gi h g ậ i i iề i h hi
ụ h h
:
- Nhi
g h g 300C
ẩ 75%

4
Trang thi t ị ph c v th nghiệ
+M
é hí
ng h
t khí nén trong lò xo khí nén khí thí nghi m.

16


Hình 4.1. Máy nén khí và đồng hồ đo áp suất lò xo khí nén.
Sử dụ g ng h
ịnh giá trị áp su t khí trong lò xo khí nén
c khi thí nghi m
+
g h
hí é
c tiến hành thông qua vi
h
ị ủa lò xo khí
nén trên thiết bị kéo- é
h 300 n. Thiết bị é
h
ị h
c giá trị của l c nén và biến
d ng của lò xo khí nén t i các vị trí, tập h p các vị trí trong quá trình nén và tr h
c kết qu
h ê Hình 4.2

Hình 4.2. Thiết bị kéo-nén đo độ cứng tĩnh của lò xo khí nén

3 Phương ph p thực hiện thí nghiệm
g h ủ
hí é
c tiến hành thông qua vi
h
ị ủa lò xo
khí nén trên thiết bị kéo- é
h Kết qu
h
ờ g ặc tính giữa giá trị của l c tác
dụng lên lò xo và biến d ng của lò xo khí nén khi nén.
+ Lò xo khí nén
Lò xo khí nén
c sử dụ g
thí nghi m là lo i
c dùng trên ô tô khách, có ký hi u
UNIVERSE K43-2F14.

4

300

137

M16×1.5

180

Hình 4.5. Bình khí phụ

Hình 4.3. Lò xo khí nén

Thông số lò xo khí nén: Ae=0,055 m2; Vb= 0,017 m3.
+ Bình khí ph
Bình khí phụ
c sử dụng thí nghi m có kết c
h trên Hình 4.5. Bình khí phụ
c nối
v i lò xo khí nén h g q
ờng ố g ó ờng kính d và chiều dài l.
4.2.4. K t quả thí nghiệm
Kết qu thí nghi
c th hi
h ê Hình 4.6, thí nghi m v i các áp su t khác nhau
ờng h p không có bình khí phụ. Vị í i m 0 trên trụ h h
g ng v i vị trí t i trọng
h ủ
Tê
thị chiề d
g
hiề ă g i và chiề
g ng là chiều gi m t i.

17


Hình 4.6. Đặc tính nén tĩnh lò xo khí nén ở các giá trị áp suất khác nhau

4.3. Thí nghiệm xác định độ cứng động lực học lò xo khí nén
4.3.1. Trang thi t bị ph c v thí nghiệm

- Thiết bị gia tải động theo tần số.

Hình 4.8. Kích gia tải động theo tần số

Thiết bị gia t i
gd g
nén lò xo khí nén theo tần số v i dịch chuy n z, d i tần số kích
thích t : 0-20 Hz. Trên thiết bị có g n các c m biế
c nén và hành trình dịch chuy n của
ầu thiết bị nén.
4 3 Phương ph p thực hiện thí nghiệm
g ng l c họ
hí é
c tiế h h h g q
h
ị ủa lò
xo khí nén khi gia t i v i tần số h
ổi t 0 1 ến 20 Hz. Thí nghi
ờ g ờ g ặc tính
h i ng của lò xo khí nén, tiến hành trên thiết bị gia t i ng theo tần số t i Trung tâm
khoa học công ngh
i học Giao thông vận t i.
- Chuẩn bị lò xo khí nén thí nghiệm:

Hình 4.9. Lò xo khí nén thí nghiệm
Hình 4.10. Gá đặt thiết bị thí nghiệm
18


- Gá đ t lò xo khí nén vào thiết bị gia tải động

4.3.3. K t quả thí nghiệm
Kết qu thí nghi
c g ng l c học của lò xo khí nén
gh i
ờng h p có
bình khí phụ và không có bình khí phụ áp su t trong lò xo khí nén 6e5 P h
hb ởd i
a. Trƣờng hợp không có bình khí phụ
Tiế h h
c và biến d ng t i các tần số khác nhau t 0,5 z ế 20 z
thị l c tác dụng
lò xo khí nén t i 1 z h ê Hình 4.12
l n củ
c g ng l c họ
ịnh bằng tỷ
số giữa giá trị
gb hb h h
g ủa t i trọng Fz và giá trị
gb hb h h
g ủa dịch
chuy n z theo công th c(2.36). T i mỗi tần số
ị h
c m t giá trị, tập h p các giá trị l c và
biến d ng của lò xo khí nén.

Hình 4.12. Đồ thị lực tác dụng lò xo khí nén tại tần số 1Hz.
Tí h gi ị Kd h
g ầ ố hí ghi
0,5 ế 20 Z Gi ị Kd i
ầ

ị h bằ g ă bậ h i gi ị b h h
g
gb h
hi h biế d g ủ
Tậ h
gi ị
g
g
họ ê Hình 4.13.
+ ồ thị ộ cứng ộng học lò xo khí nén tại các tần số khác nhau

ố
hí é

Hình 4.13. Độ cứng động lực h c lò xo khí nén
K t luận: Khi không có bình khí phụ
c g ng học củ
hí é h g h
ổi nhiều khi
h
ổi tần số kích thích.
T i mỗi tần số í h hí h
c giá trị l c tác dụng và chuy n vị của lò xo khí nén, các giá trị
c ghi trong phần phụ lục.
b. Trƣờng hợp có bình khí phụ
Cách tiế h h
g
g
h
ờng h p không sử dụng bình khí phụ

gi ị l c và biến
d ng t i các tần số, tính giá trị Kd cho t ng tần số, tập h p giá trị t i các tần số
thị Hình
4.14.
+ ồ thị lực tác d ng lò xo khí nén tại tần số 1Hz.

19


+

Hình 4.14. Đồ thị lực tác dụng lò xo khí nén tại tần số 1Hz.
ồ thị bi n dạng lò xo khí nén tại tần số 1Hz.

Hình 4.15. Đồ thị biến dạng lò xo khí nén tại tần số 1Hz.
Tí h gi ị Kd h
g ầ ố hí ghi
0,5 ế 20 Z Gi ị Kd i
ầ
ị h bằ g ă bậ h i gi ị b h h
g
gb h
hi h biế d g ủ
Tậ h
gi ị
g
g
họ ê Hình 4.16.
+ ồ thị ộ cứng ộng học lò xo khí nén tại các tần số khác nhau

ố
hí é

Hình 4.16. Độ cứng động lực h c lò xo khí nén có bình khí phụ
với đường kính ống d=0.005m, l=1m.
4.4. Sử dụng kết quả thí nghiệm để chuẩn hóa mô hình lý thuyết
Că
vào kết qu
thị thí nghi
h
c, tiến hành hi u chỉnh giá trị của các thông số ầu
vào mô hình lý thuyết
m b o tính chính xác mô hình phục vụ cho quá trình nghiên c u.
h gi
i ố
g ối giữa lý thuyết và th c nghi m. Sai số
g ối là tỷ số giữa sai l ch
q
h
g i trị số hi u qu củ
i
g í h
c t lý thuyết theo bi u th c toán học sau:





X hq _ lt
20

(4.1)


trong đó: -  là sai số tương đối giữa lý thuyết và thực nghiệm,
-  là sai lệch quân phương giữa kết quả mô phỏng lý thuyết và kết quả thí nghiệm:



n



 X lt  X tn 2

(4.2)
n
i 1
+ Xlt là đại lượng vật lý theo mô phỏng lý thuyết,
+ Xtn là đại lượng vật lý theo kết quả thí nghiệm,
+ n là số điểm lấy dữ liệu.
- Xhq_lt là trị số hiệu quả của đại lượng tính được từ lý thuyết
4.4.1. Sử dụng kết quả lý thuyết để chuẩn hóa đƣờng đ c tính tĩnh lò xo khí nén
Sử dụng kết qu thí nghi
chuẩn hóa thông số cho công th c 2 33 ã ử dụ g ở h
g2
-3 3
-2 2
Thông số b
ầu khi nén lò xo khí nén là: Vb0=28.10 m ; Ae=4,8.10 m ; n=1,4 cho áp su h

ổi
p0= 4.105; 5.105; 6.105 Pa
mb
chính xác giữa mô phỏng lý thuyết và kết qu thí nghi m
c, cầ h
ổi thông số ầu vào n=1,3.
Kết qu so sánh giữa mô hình lý thuyết và kết qu thí nghi m sau khi hi u chỉnh thông số:

Hình 4.4. So sánh kết quả thí nghiệm với mô hình lý thuyết, n=1,3.

- Kết qu so sánh giữa mô hình lý thuyết sau khi hi u chỉnh số li
ầu vào v i kết qu thí nghi m,
h gi ề sai số
g ối có giá trị  = 6,55%.
4.4.2. Sử dụng kết quả thí nghiệm để chuẩn hóa mô hình dao động trong không gian ô tô
khách
Kh
h hd
ng trong không gian
h h
h gi
c các chỉ tiêu về d
ng
ô tô, tính chính xác của kết qu kh o sát phụ thu c vào các thông số ầu vào củ
h hd
ng.
M t số thông số là các h số củ h
g
h ng l c học ch t khí, cầ
ịnh khi l a

chọ
m b o tính chính xác của mô hình lý thuyết v i ô tô th c tế
ờ g ặ í h ng l c học
hí é
ị h ê
ở
ờ g ặc tính của phần tử
h i khí nén của mô hình
d
ng ô tô khách trong không gian có sử dụng h thố g e hí é
ờ g ặc tính này phụ
thu c vào m t số h số nh ịnh cầ hí h
hó
mb
tin cậy.
Sử dụng kết qu thí nghi
chuẩn hóa cho thông số cho công th c 2 35 ề ặ í h ng
l c học lò xo khí nén ủ
h hd
g ã
d gở h
g2
Các thông số b
ầ d g
mô phỏng mô hình lý thuyết: ls=1,5; ds= 0,01; n=1,4;=1,8;
=3,5. iế h h
hỏ g
ó hi
hỉ h
h

ố
h h ý h ế
ế q
hí
ghi
ó i ố hỏ h
h
ê Hình 4.5. C
h
ố
hi hi
hỉ h h
: ls=3; ds=
0,008; n=1,3;=1,8;  =3,0.

21


Hình 4.5. Kết quả so sánh giữa mô hình lý thuyết và thí nghiệm.

Kết luận:
- Kết qu so sánh giữa mô hình lý thuyết và thí nghi
h gi ề sai số
g ối có giá trị 
= 9.46%.
- ặc tí h ng l c học của lò xo khí nén phụ thu c vào nhiều thông số khai thác và kết c
h :
su t trong lò xo khí nén, th tích của lò xo khí nén và bình khí phụ, chiều dài và di í h ờng ống
dẫn khí nối giữa bình khí phụ và lò xo khí nén.
- Bình khí phụ có tác dụ g

h
ổi
c g ng học của phần tử
h i
c ng của phần tử
l n trong tần số í h ng t 3 ÷ 10 z
ở áp dụng cho các ô tô cỡ l n làm vi c trọng
iều ki n mặ
ờng không tốt có nhiều m p mô.
4.5. Thí nghiệm xác định tần số dao động riêng của ô tô khách theo phƣơng thẳng đứng.
4.5.1. M c ch th nghiệm
chính xác hóa mô hình tính toán lý thuyế
mb
tin cậy kết qu nghiên c
X
ịnh
tần số d
ng riêng và h số dập t d
g he h
g hẳ g ng của thân xe và trục xe.
4.5.2. Giới thiệu thi t bị thí nghiệm
th c hi n thí nghi m trên bãi thử
ê
ờng, sử dụng các thiết bị
ghi
h hập dữ li u
g m: 01 c m biế
ận tốc V1 và 02 c m biế
ị trí H7 của hãng của DATRON, máy tính
chuyên dung kết h p v i b thu thập dữ li u 16 kênh DEWETRON-3020.

Hình 4.20. Máy tính chuyên dùng - Hệ thu thập dữ liệu DEWETRON 3020
Ô tô thí nghiệm:
Thí nghi
c tiến hành trên ô tô khách UNIVERSE K43-2F14 gi ờng nằm hai tầng v i số
gi ờng 43 thông số kỹ thuật trong Phụ lục 5.

4.5 3 Phương ph p thực hiện thí nghiệm
Thí nghi
ần số d
ng riêng củ
he h
s n xu t l
h hi n trên Hình 4.25.

22

g hẳ g

g

c th c hi n t i

ở


Hình 4.25. Thí nghiệm xác định tần số dao động riêng theo phương thẳng đứng.

D

g iê g ủ
hi
3 ầ

h

ế q

i ị í ầ
ối
g

ầ
gb h

ọ g
g ủ

ầ

ủ
hí ghi

ỗi ị í

4.5.4. Kết quả thí nghiệm
Kết qu
ần số d
hi n trong B ng 4.1.

ng riêng của thân xe trong mỗi lần thí nghi m và giá trị trung bình th

Bảng 4.1. Tần số dao động riêng của ô tô theo phương thẳng đứng
Hạng mục thử
Tầ ố d
h
e h
(Hz)
Tầ
h

g iê g
g i fkt

ốd
g iê g
e ầy t i f (Hz)

T
T
T
T
T
T

ụ
ọ g
ụ
ụ
ọ g

ụ

Kết quả đo
Lầ 2
Lầ 3
1,93
1,93
1,82
1,89
1,79
1,82
1,69
1,69
1,66
1,64
1,64
1,69

Lầ 1
1,93
1,82
1,79
1,64
1,69
1,69

T

gb h
1,93

1,84
1,80
1,67
1,65
1,67

Lý thuyết
1,75

1,51

H số dậ d
ng khi ô tô không t i  zs  0,318,
hi
ầy t i  zs  0, 285.
Kết qu thí nghi m xác ịnh tần số d
g iê g h
e he h
g hẳ g ng phù h p v i
kết qu mô phỏ g
g ờng h
ầy t i ở phần lý thuyết ( f zs  1,553 ) khẳ g ị h
h h
c ng của h thống treo và của lốp chính xác. Kết qu
c so sánh v i mô phỏng lý thuyết
ờng h p ô tô có t i và ô tô không t i sai l ch nằm trong gi i h n cho phép (khi ô tô không tải sai
lệch 5,1%, có tải sai lệch 9,3%).
KẾT LUẬN CHƢƠNG IV
Luận án ã h c hi
c những n i dung thí nghi m sau:

ặ í h ng l c học của lò xo khí nén trên thiết bị gia t i
g
ịnh h h ởng của áp
su t khí nén trong lò xo khí nén, th tích bình khí phụ ế ặ í h ng l c họ
d
ng ô tô.
Sai số giữa mô hình lý thuyết và thí nghi m là  = 9,46 %.
ặ í h h
hí é ê hiết bị kéo- nén, xây d ng mối quan h giữa l c nén và biến
d ng của lò xo khí nén.
ần số d
ng riêng củ
h h he h
g hẳ g ng.
Những kết qu thí nghi
ở cho vi c chuẩn hóa mô hình lý thuyế
c xây d ng ở
phần lý thuyế
ịnh m t số thông số ầu vào cho mô hình.
Kết qu tính toán sai số
g ối giữa giá trị h
c t mô phỏng lý thuyết ng v i
h h ã
c chuẩn hóa và giá trị h
c t thí nghi
h h
tin cậy của mô hình lý thuyết. Trên
ở ó ó h sử dụng mô hình lý thuyế
nghiên c
ặ

g ng l c họ
b n của ôtô
trong nhữ g iều ki n chuy
ng khác nhau.

23


KẾT LUẬN CHUNG
Nghiên c d
ng ô tô khách có sử dụng h thống treo khí nén,
c s n xu t l p ráp t i
Vi N
h ng nghiên c
ó ý gh h học và th c ti n, kết qu nghiên c u góp phần hoàn
thi n cho vi c thiết kế, s n xu t l p ráp và khai thác sử dụng. Luậ
ãh
h h
c các mục
tiêu nghiên c
ặ
ó ó g góp m i kết qu nghiên c u về d
ng ô tô khách sử dụng h
thố g e hí é T ê
ở phân tích các quá trình nhi
ng họ
ng l c học của khí nén,
luậ
ã a chọn mô hình toán học nghiên c
ặ í h ng l c học của lò xo khí nén, sử dụng

phần mềm Matlab Simulink kh
h hd
ng, kết qu nghiên c
ó tin cậy cao.
Những kết quả chính của luận án:
1. L ậ
ã
d g
h
d
g
i h g ố ầ
h h gi ờ g ằ
h i ầ g ó ý hi UNIVERSE K43-2F14, s
h
hỉ iê d
g
h h i ờ gh
ử dụ g h hố g e hí é
h hố g e hí ó
g
g h T g h g ậ
ố h ờ g h i h
hỉ iê ề í h ê dị hi d g h hố g e hí é
i hi
ê 12 55%
i h hố g e d g hí
i í h hí h d g
g
gi

ê 20% i í h hí h ặ
ờ g gẫ hiê Ở ố
h hố g e hí é
i hi
g
dụ g ặ
ờ g
2. Áp su t trong lò xo khí nén, th tích bình khí phụ có h h ở g ế ặ í h ng l c học của lò
xo khí nén. Khi h thống treo khí nén sử dụng thêm bình khí phụ gi m 11,5% góc nghiêng ngang
thân xe v i í h hí h ầu vào d ng xung, gi m 27,2% v i kích thích ngẫu nhiên.
3.
c g ng l c học lò xo khí nén h h ởng bởi tần số kích thích khi h thống treo có l p
thêm bình khí phụ T g iề ầ ố h d i 5 z dị h h
g ời i
gó
c ngang
thân xe của ô tô khi có sử dụng bình khí phụ gi m rõ r t: Dịch chuy n l n nh t củ g ời lái
gi 25 5 %
c g ng l c họ
hí é ă g n trong kho ng 2 ÷ 4 Hz. T i vùng c ng
h ởng tần số th p giá trị biê
gia tố d
ng của h thố g e hí é
c c i thi n rõ r t
khi có sử dụng bình khí phụ. Ở vùng tần số cao các chỉ iê
h gi ủa h thống không có s
khác nhau. Các thông số h i h
h biê d ng m p mô mặ
ờng và kết c u h thống treo
h í h h c, chiề d i ờng ống dẫn khí, th tích bình khí có h h ởng r

h
h
ến
ặ í h ng l c học của lò xo khí nén. Vì vậy trong quá trình thiết kế, cầ h ý ến các thông
số lò xo khí nén.
4.
c g h
hí é ó ặc tính phi tuyến, phụ thu c vào áp su t trong lò xo khí nén.
5. Mô hình mô phỏng lý thuyết xây d g ó
tin cậ ã
h gi q
i c so sánh v i kết
qu thí nghi m có sai số giữa mô hình lý thuyết và thí nghi m là  =10%.
MỘT SỐ KIẾN NGHỊ VÀ ĐỀ XUẤT
1. Vi c sử dụng thêm bình khí phụ cho h thống treo khí nén là cần thiế
ă g hê
í hê
dịu và an toàn chuy
g h
h h
c s n xu t và l p ráp t i Vi t Nam.
2. Tính êm dịu và an toàn chuy
ng của h thống treo khí nén dùng trên các ô tô khách, phụ
thu c nhiều vào áp su t khí nén trong h thống, do vậy cần ki m tra kỹ áp su t trong h thống
e hí é
c khi vận hành. Cần ph i có bi
h
m b o an toàn về áp su t khí nén trong
quá trình sử dụng và khai thác.
3. Qua kh o sát cho th y h thống treo khí nén mang l i tính êm dịu tốt khi sử dụng trên ô tô khách.

Tuy nhiên, tính ổ ịnh của ô tô phụ thu c nhiều vào áp su t trong h thống, do vậy khi sử dụng
ô tô cầ h ý ến t i trọng và lo i ịa hình khai thác.
4. Trong h thống treo khí nén cần có thêm thanh ổ ị h g g
m b o cân bằng và ổ ịnh
ngang thân xe khi ô tô chuy
ờng vòng hoặc khi phanh g p. Do vậy khi bố trí các lò
xo khí nén trên ô tô cầ
m b o kho ng cách các giữa hai lò xo trên m t cầ he h
g g g
là l n nh t có th .

24