Đánh giá chất lượng phanh của ô tô tải cỡ trung sản xuất tại việt nam khi vận chuyển gỗ

i

LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan đây là công trình nghiên cứu của riêng tôi, các số liệu,
kết quả trong luận văn là trung thực và chƣa từng đƣợc công bố trong bất kỳ
công trình nào khác.
Nếu nội dung nghiên cứu của tôi trùng lặp với bất kỳ công trình nghiên
cứu nào đã công bố, tôi xin hoàn toàn chịu trách nhiệm và tuân thủ kết luận
đánh giá luận văn của Hội đồng khoa học.
Hà Nội, ngày 7 tháng 10 năm 2016
Ngƣời cam đoan

Lƣơng Thế Hƣng


ii

LỜI CẢM ƠN
Nhân dịp hoàn thành luận văn này cho phép tôi đƣợc bày tỏ lòng biết
ơn chân thành và sâu sắc tới Thầy giáo hƣớng dẫn khoa học PGS.TS. Lê Văn
Thái, đã dành rất nhiều thời gian chỉ bảo tận tình và giúp đỡ tôi hoàn thành
luận văn này.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo nhà trƣờng, phòng Đào tạo sau đại học,
khoa Cơ điện và Công trình Trƣờng Đại học Lâm nghiệp đã giúp đỡ, tạo điều
kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành nhiệm vụ học tập và nghiên cứu của mình.
Trân trọng cảm ơn lãnh đạo phòng Đào tạo Trƣờng Đại học Lâm
nghiệp đã tạo mọi điều kiện thuận lợi cho tôi hoàn thành khóa học và luận văn
tốt nghiệp này.
Trân trọng cảm ơn các Nhà khoa học, các bạn đồng nghiệp đã đóng góp
nhiều ý kiến quý báu trong suốt quá trình làm và hoàn chỉnh luận văn.
Hà Nội, ngày 7 tháng 10 năm 2016

Tác giả luận văn

Lƣơng Thế Hƣng


iii

MỤC LỤC
Trang
Trang phụ bìa
Lời cam đoan ...................................................................................................... i
Lời cảm ơn ........................................................................................................ ii
Mục lục ............................................................................................................. iii
Danh mục các bảng .......................................................................................... vi
Danh mục các hình .......................................................................................... vii
ĐẶT VẤN ĐỀ ................................................................................................... 1
Chƣơng 1. TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU................................. 3
1.1. Tình hình áp dụng cơ giới hóa trong vận chuyển gỗ .............................. 3
1.1.1 Trên thế giới ...................................................................................... 3
1.1.2. Ở Việt Nam ...................................................................................... 5
1.2. Tình hình nghiên cứu về động lực học phanh ô tô ................................. 6
1.2.1. Trên thế giới. .................................................................................... 6
1.2.2. Trong nƣớc ....................................................................................... 9
1.3. Kết luận chƣơng 1................................................................................. 11
Chƣơng 2. MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ PHƢƠNG PHÁP
NGHIÊN CỨU ................................................................................................ 13
2.1. Mục tiêu nghiên cứu ............................................................................. 13
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu. ....................................................... 13
2.2.1. Đối tƣợng nghiên cứu..................................................................... 13
2.3. Phƣơng pháp nghiên cứu. ..................................................................... 19

2.3.1. Phƣơng pháp nghiên cứu lý thuyết................................................. 19
2.3.2. Phƣơng pháp nghiên cứu thực nghiệm........................................... 21
Chƣơng 3. CƠ SỞ LÝ THUYẾT ...................................................................... 22
3.1. Cơ sở lý thuyết đánh giá chất lƣợng phanh ô tô ................................... 22


iv

3.1.1. Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh ............................................... 22
3.1.2. Hiệu quả quá trình phanh ô tô tải vận chuyển gỗ........................... 23
Chƣơng 4. CHẤT LƢỢNG PHANH CỦA XE Ô TÔ VẬN TẢI CỠ TRUNG
KHI VẬN CHUYỂN GỖ................................................................................ 37
4.1 Xây dựng mô hình tính toán động lực học quá trình phanh của xe ô tô
vận tải cỡ trung khi vận chuyển gỗ. ............................................................. 37
4.1.1. Các giả thuyết ................................................................................ 37
4.1.2. Xây dựng mô hình động lực học quá trình phanh của xe tải cỡ
trung khi vận chuyển gỗ ........................................................................... 38
4.2.3 Xây dựng phƣơng trình vi phân chuyển động khi phanh của ô tô
xoay quanh trọng tâm ............................................................................... 41
4.3. Xác định chất lƣợng quá trình phanh xe ô tô Thaco Foton cỡ trung.... 43
4.3.1. Xác định hiệu quả phanh ................................................................ 43
4.3.2. Xác định góc lệch hƣớng chuyển động của ô tô khi phanh ........... 46
4.3.3. Giải phƣơng trình vi phân chuyển động theo phƣơng pháp Runge
Kutta bằng ngôn ngữ lập trình Matlab ..................................................... 47
4.4. Đánh giá chất lƣợng phanh xe ô tô vận tải cỡ trung chở gỗ ................. 51
4.4.1. Cơ sở đánh giá ................................................................................ 51
4.5.2. Đánh giá chất lƣợng phanh xe ôtô vận tải cỡ trung chở gỗ ........... 54
4.5. Đề xuất các giải pháp nâng cao hệ thống phanh của xe ô tô tải cỡ trung. 54
Chƣơng 5. NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM................................................. 57
5.1. Mục đích nghiên cứu thực nghiệm ....................................................... 57

5.2. Đối tƣợng nghiên cứu thực nghiệm ...................................................... 57
5.3 Các thông số cần đo và dụng cụ đo ....................................................... 57
5.3.1. Các thông số đo .............................................................................. 57
5.3.2. Dụng cụ đo ..................................................................................... 57
5.4. Tiến hành thí nghiệm ............................................................................ 57


v

5.4.1. Xác định tọa độ trọng tâm ôtô chở gỗ ............................................ 57
5.4.2. Xác định hệ số bám của ôtô với mặt đƣờng ................................... 62
5.4.3. Xác định hệ số cản lăn của ô tô với mặt đƣờng ............................. 64
KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ......................................................................... 67
TÀI LIỆU THAM KHẢO
PHỤ LỤC


vi

DANH MỤC CÁC BẢNG

TT

Nội dung

Trang

2.1

Các thông số kỹ thuật của xe Thaco Foton - cỡ trung

15

4.1

Bảng tính toán mô men phanh theo hệ số bám

46

4.2

Bảng tính toán góc lệch  khi phanh theo hệ số bám

47

4.3

Chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh của một số nƣớc

51

4.4

Tiêu chuẩn Châu Âu về hiệu quả phanh (ECE R13)

52


vii

DANH MỤC CÁC HÌNH

TT
1.1

Nội dung
Tàu hỏa đƣợc sử dụng để vận chuyển gỗ tại Mỹ

1.2

Xe tải quân đội đầu tiên đƣợc sử dụng vận chuyển gỗ năm 1913

1.3

Xe tải vận chuyển gỗ có lắp thêm càng ngoạm để tiện dụng cho
việc bốc xếp gỗ lên, xuống xe

4

1.4

Xe công nông tự chế vận chuyển gỗ trên đƣờng

5

2.1

Xe ô tô Thaco Foton - cỡ trung

15

2.2

Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh chính xe tải Thaco Foton

17

2.3

Cơ cấu phanh trƣớc

18

2.4

Cơ cấu phanh sau

19

3.1

Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

22

3.2

Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đƣờng phanh theo vận tốc bắt đầu
phanh v1 và theo hệ số bám

26

3.3

Giản đồ phanh

27

3.4

Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh mà ô tô bị quay đi 1 góc β

32

Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô vận chuyển gỗ thực hiện quá trình
phanh trên đƣờng xuống dốc.
Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh làm ô tô bị quay đi một
góc

38

4.3

Đồ thị kết quả khảo sát quá trình phanh trên đƣờng nhựa khô

48

4.4

Đồ thị kết quả khảo sát quá trình phanh trên đƣờng đất khô, ráo

49

4.5

Đồ thị kết quả khảo sát quá trình phanh trên đƣờng đất ƣớt

50

5.1

Sơ đồ cấu tạo lực kế

57

5.2

Xác định trọng tâm theo chiều dọc của ô tô

58

5.3

Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm theo chiều thẳng đứng

59

5.4

Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang

61

5.5

Đƣờng thí nghiệm và cọc đóng ở bên đƣờng

64

4.1
4.2

Trang
3
4

41


1

ĐẶT VẤN ĐỀ
1. Mở đầu
Hiện nay nƣớc ta có mật độ ô tô trên đƣờng ngày càng lớn và yêu cầu tốc
độ chuyển động cho phép ngày càng cao. Trong khi đó hạ tầng giao thông của
ta còn yếu kém không theo kịp sự bùng nổ của các phƣơng tiện giao thông
đƣờng độ. Điều này đặt ra vấn đề cấp thiết hàng đầu về việc quản lý, sử dụng
xe và an toàn giao thông trên đƣờng.
Theo số liệu thống kê sơ bộ của Cục cảnh sát giao thông, năm 2015 cả
nƣớc xảy ra 22.326 vụ tai nạn giao thông đƣờng bộ làm chết gần 8.500 ngƣời

và hàng chục nghìn ngƣời bị thƣơng gây thiệt hại về ngƣời và lãng phí lớn tài
sản của Nhà nƣớc và nhân dân. Trong đó, nguyên nhân gây tai nạn giao thông
đƣờng bộ 60÷70% do con ngƣời gây ra; 10÷15% do hƣ hỏng máy móc, trục
trặc kỹ thuật và 20÷30% là do đƣờng xá quá xấu. Trong nguyên nhân do hƣ
hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì theo thống kê cho thấy tai nạn do hệ
thống phanh chiếm tỷ lệ lớn (52÷75%). Bởi vậy các nhà thiết kế liên tục đẩy
mạnh hoạt động nghiên cứu và phát triển để cải tiến, hoàn thiện hệ thống
phanh. Tất cả đều hƣớng tới mục tiêu tăng hiệu quả phanh và tính ổn định
hƣớng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc của hệ thống, qua đó đảm an toàn
chuyển động và tăng hiệu quả khai thác phƣơng tiện.
Bên cạnh đó, các hãng vận tải trong nƣớc nhƣ: Thaco Trƣờng Hải,
Vinaxuki…đã lắp ráp, sản xuất thành công nhiều loại ô tô tải hết sức đa dạng
và phong phú, có giá thành cạnh tranh. Với chính sách đổi mới của Nhà nƣớc,
rừng đƣợc giao về các hộ gia đình, trang trại ở vùng núi, và do điều kiện kinh
tế còn hạn chế, các mặt hàng ô tô này đã đáp ứng đƣợc nhu cầu vận chuyển
hàng hóa nông sản và vận chuyển gỗ tới nơi tiêu thụ của ngƣời dân. Các hoạt
động vận chuyển gỗ đƣợc thực hiện trong điều kiện địa hình, đƣờng xá khó
khăn, phức tạp. Mặc dù vậy, các đề tài đánh giá về chất lƣợng phanh của ô tô


2

đƣợc lắp ráp tại Việt Nam vận chuyển hàng hóa nói chung, vận chuyển gỗ nói
riêng còn rất ít hoặc chƣa có, khiến cho ngƣời sử dụng xe theo cách cảm tính
và bỏ qua an toàn cho tính mạng của mình. Trên cơ sở đó, chúng tôi đi nghiên
cứu đề tài “Đánh giá chất lượng phanh của ô tô tải cỡ trung sản xuất tại Việt
Nam khi vận chuyển gỗ” là rất cần thiết và có ý nghĩa thực tiễn cao cho giai
đoạn hiện nay.
2.Ý nghĩa khoa học và thực tiễn của luận văn
2.1. Về khoa học

- Xây dựng đƣợc mô hình động lực học quá trình phanh của ô tô tải cỡ
trung khi vận chuyển gỗ, từ đó đã thiết lập đƣợc hệ phƣơng trình vi phân
chuyển động cho xe khi phanh. Kết quả nghiên cứu là cơ sở khoa học để đánh
giá chất lƣợng phanh xe ô tô tải sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ.
- Bằng nghiên cứu thực nghiệm, đã xác định đƣợc các thông số đầu vào
phục vụ bài toán lý thuyết cũng nhƣ các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng phanh
của phanh ô tô tải cỡ trung sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ.
Kết quả nghiên cứu thực nghiệm là số liệu đầu vào khi giải bài toán
lý thuyết cũng nhƣ việc xây dựng mô hình động lực học quá trình phanh
của ô tô khi vận chuyển gỗ đồng thời là kiểm chứng với kết quả với
nghiên cứu lý thuyết.
2.2. Về thực tiễn
Kết quả nghiên cứu của luận văn sẽ là cơ sở khoa học để đánh giá chất
lƣợng phanh cho xe ô tô cỡ trung sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ.
Trên cơ sở đó đƣa ra những giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng phanh của
xe, giúp cho nhà sản xuất có cơ sở để hoàn thiện cũng nhƣ khuyến cáo cho
ngƣời sử dụng xe hợp lý khi vận chuyển gỗ.


3

Chƣơng 1
TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
1.1. Tình hình áp dụng cơ giới hóa trong vận chuyển gỗ
1.1.1 Trên thế giới
Trên thế giới, lúc mới đầu cách thuận tiện nhất để vận chuyển gỗ sau khi
khai thác là khai thác gần sông rồi sau đó vận chuyển theo đƣờng thủy. Sau
này khi các nguồn cung cấp gỗ ở gần đƣờng thủy giảm đi và ngƣời khai thác
gỗ đã phải đi xa hơn để khai thác, họ đã sử dụng xe bò hoặc ngựa để kéo với
năng suất thấp. Dần dần khi khoa học kỹ thuật phát triển, hệ thống đƣờng tàu

đƣợc sử dụng rộng rãi, ngƣời ta bắt đầu sử dụng các hệ thống tàu và xe lửa để
vận chuyển gỗ. [8]

Hình 1.1. Tàu hỏa được sử dụng để vận chuyển gỗ tại Mỹ
Năm 1913 tại Coving, Washington, Hoa Kỳ lần đầu tiên xe tải đƣợc
Quân đội Hoa Kỳ đƣa vào sử dụng để vận chuyển gỗ. Sau chiến tranh thế giới
lần thứ hai, số lƣợng xe tải quân sự phong phú đã đƣợc chuyển giao cho các


4

công ty khai thác gỗ để sử dụng. Các xe tải này đã đƣợc các nhà khoa học cải
tiến hệ thống phanh, lốp, hệ thống động lực tốt hơn để đảm bảo an toàn. [8]

Hình 1.2. Xe tải quân đội đầu tiên được sử dụng vận chuyển gỗ năm 1913
Trên cơ sở tiện dụng của xe tải quân đội khi vận chuyển gỗ, cho đến nay,
xe tải vẫn là cơ sở để các nhà khoa học phát triển, cải tiến nhằm đảm bảo an
toàn, nâng cao năng suất khi vận chuyển gỗ. Hiện nay có hai loại xe tải chính
đó là sử dụng trên đƣờng cao tốc và trên các con đƣờng vận chuyển gỗ với
nhiều bộ phận công tác phụ trợ giúp năng suất cao, giảm bớt sức lực cho
ngƣời lao động.

Hình 1.3. Xe tải vận chuyển gỗ có lắp thêm càng ngoạm để tiện dụng cho việc
bốc xếp gỗ lên, xuống xe


5

1.1.2. Ở Việt Nam
Việt Nam là nƣớc có nền kinh tế chủ yếu phụ thuộc vào nông nghiệp,

vừa thoát khỏi chiến tranh, nền công nghiệp chế tạo máy chƣa phát triển,
vốn đầu tƣ còn rất hạn chế nên chƣa thể có đƣợc các loại xe tải chuyên dùng.
Mặt khác, hiện nay do tác động của cơ chế kinh tế nhiều thành phần, do
việc giao đất khoán rừng cho các hộ nông dân sử dụng lâu dài trên các địa
bàn trung du miền núi. Các trang trại sản xuất nông - lâm nghiệp xuất hiện,
kinh tế trang trại và các sản phẩm từ trang trại cũng đang là thị trƣờng hấp
dẫn cho các dịch vụ cơ khí lâm nghiệp, đặc biệt là công tác vận chuyển.
Các phƣơng tiện vận chuyển hàng hóa chủ yếu đƣợc sử dụng là xe bò,
máy kéo, công nông, xe tải. Năm 2008 các phƣơng tiện tự chế đã bị nhà
nƣớc đình chỉ lƣu thông trên đƣờng nhằm đảm bảo trật tự an toàn giao
thông. [8]

Hình 1.4. Xe công nông tự chế vận chuyển gỗ trên đường
Hiện nay, phƣơng tiện vận chuyển gỗ trong nƣớc chủ yếu là xe tải. Bên
cạnh đó các hãng vận tải trong nƣớc đã lắp ráp, sản xuất thành công nhiều
loại ô tô tải hết sức đa dạng và phong phú, giải quyết đƣợc yếu tố kinh tế của
khó khăn của các hộ nông dân.


6

1.2. Tình hình nghiên cứu về động lực học phanh ô tô
1.2.1. Trên thế giới
Cho đến nay trên thế giới đã có rất nhiều tác giả và nhiều công trình
khoa học nghiên cứu cả về lý thuyết và thực nghiệm quá trình làm việc của hệ
thống phanh xe ô tô, các biện pháp kết cấu, phƣơng pháp tính toán cũng nhƣ
các nhân tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng làm việc của chúng. Nhiều nƣớc
nghiên cứu đề ra tiêu chuẩn, phƣơng pháp để kiểm tra chất lƣợng của hệ
thống phanh các ô tô mới sản xuất cũng nhƣ xe mới sử dụng.
Một trong số các nhà khoa học đã đặt nền móng cho việc nghiên cứu

sâu sắc và toàn diện hệ thống phanh ô tô là viện sĩ E.A Tru-đa-cốp. Ông đã
xây dựng phƣơng pháp tính toán cơ cấu phanh, đánh giá hiệu quả làm việc
cũng nhƣ các nhân tố ảnh hƣởng tới quá trình làm việc của hệ thống phanh
ô tô.[5] Trong nghiên cứu lý thuyết của mình ông thừa nhận các giả thuyết
đơn giản sau:
- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh có giá trị không đổi trong
quá trình phanh.
- Bề mặt làm việc của tấm ma sát bị biến dạng còn trống (đĩa) phanh
không bị biến dạng.
- Khi phanh, chỉ có tấm ma sát bị biến dạng còn trống (đĩa) phanh không
bị biến dạng.
- Trong quá trình phanh, hệ số bám giữa bánh xe với bề mặt đƣờng là
không đổi.
Phát triển có hiệu quả các nghiên cứu của E.A. Tru đa cốp là việc sĩ N.A.
Bu kha rin, ông đã nghiên cứu các phƣơng pháp giải tích và đồ thị để tính
toán cơ cấu phanh; các công thức để xác định nhiệt độ sinh ra trong cơ cấu
phanh. Ông cũng đề ra phƣơng pháp đánh giá gián tiếp độ bền lâu của cơ cấu


7

phanh theo công ma sát riêng, xây dựng công thức xác định quãng đƣờng
phanh của ôtô.[5]
Các tính toán, phân tích của N.A.Bu kha rin về cơ bản dựa trên các giả
thuyết của E.A Tru đa cốp, tuy nhiên ông thừa nhận quy luật phân bố không
đồng đều của áp suất theo chiều dài tấm ma sát trong cơ cấu phanh. Ông cũng
nhận xét thấy sự không ổn định của hệ số mat sát giữa má phanh- Trống
phanh trong quá trình phanh và đã tiến hành khảo sát một loạt các nhân tố ảnh
hƣởng tới nó (tốc độ, áp suất, nhiệt độ, trạng thái của đôi bề mặt ma sát, sự
mài mòn của cặp ma sát trong quá trình phanh...).[5]

Tiếp tục tƣ tƣởng của N.A. Bu-kha-rin, các tác giả N.G. Lê-vin, V.L.Gađô-li-na, L.R. Su-tô-gô, Iu.B.Bê-len-ki, L.M. Pƣ-giê-vích, A.Jan-te... đã
nghiên cứu ảnh hƣởng sự biến dạng của trống phanh tới quy luật phân bố áp
suất theo chiều dài má phanh, đến trị số mô men phanh mà cơ cấu có thể tạo
ra. Công trình nghiên cứu của A.X. Phê- đô- xốp đã khảo sát ảnh hƣởng các
thông số kết cấu của cơ cấu phanh tới chất lƣợng tiếp xúc của cặp ma sát và
các thông số làm việc khác của cơ cấu.[5]
Giáo sƣ A.F.Ma-sen-cô đƣa ra khái niệm tỷ số truyền của cơ cấu phanh,
hệ số ma sát tƣơng đƣơng của cơ cấu phanh để tính toán, nghiên cứu, so sánh
các cơ cấu phanh khác nhau. Nhờ sử dụng các khái niệm này, phƣơng pháp
tính toán hiệu quả làm việc của các cơ cấu phanh khác nhau cũng nhƣ việc so
sánh khả năng làm việc của chúng trở nên chính xác và toàn diện hơn.[5]
Sự đóng góp to lớn vào nghiên cứu quá trình làm việc của cơ cấu phanh
trong những năm gần đây là giáo sƣ B.B. Gen-bom cùng các cộng sự của ông
ở trƣờng đại học ô tô và đƣờng bộ Lơ -vốp (Liên - xô). Giáo sƣ đã tiến hành
các thí nghiệm nghiên cứu ảnh hƣởng có tính quy luật của các nhân tố kết
cấu, vận hành của cơ cấu phanh đến các chỉ tiêu hiệu quả phanh của xe và
tính ổn định của cơ cấu trong quá trình phanh; sử dụng phƣơng pháp mô hình


8

hóa, ông đã tiến hành nghiên cứu quá trình nhiệt xảy ra trong cơ cấu phanh xe
ô tô.[5]
Trong quá trình phanh nếu các bánh xe bị hãm cứng, trƣợt lết trên đƣờng
sẽ làm cho xe bị mất ổn định và giảm hiệu quả của quá trình phanh. Để khắc
phục những thiếu sót này ngƣời ta đã nghiên cứu đƣa vào trong hệ thống
phanh các bộ tự động điều chỉnh lực phanh và các bộ chống hãm cứng các
bánh xe khi phanh.[5]
Các tác giả G.M. Ka-xô-la-pôp, I.K.Ptrê-lin, V.A.I-la-ri-ô-nôp đã nghiên
cứu động lực học của quá trình phanh trên các xe có trang bị bộ chống hãm

cứng. Các tác giả này, trong mô hình toán học của mình đã xét đến sự biến
đổi của hệ số bám giữa bánh xe với mặt đƣờng trong quá trình phanh. G.M
Ka-xô-la-pôp lấy trị số trung bình của hệ số bám trong quá trình phanh để tính
toán, còn V.A. I-la-ri-ô-nôp thì xét sự biến đổi của hệ số bám theo vận tốc của
xe và độ trƣợt tƣơng đối của bánh xe trên mặt đƣờng trong quá trình phanh.
Tuy nhiên ở đây quan hệ giữa hệ số bám với vận tốc và độ trƣợt mới chỉ đƣợc
trình bày dƣới dạng các bảng số rời rạc.[5]
M. Mits-kê và P. Vi-nhê tiến hành nghiên cứu quá trình phanh ô tô khi
xe chuyển động trên đƣờng không bằng phẳng. Các tác giả này đã mô hình
hóa ô tô thành một hệ không gian. Các tác giả cũng xét sự biến đổi của hệ số
bám trong quá trình phanh phụ thuộc vào vận tốc chuyển động, đột trƣợt, góc
lăn lệch của bánh xe, tải trọng tác dụng lên bánh xe theo phƣơng đứng và
phƣơng ngang... Các quan hệ này cũng không đƣợc trình bày dƣới dạng giải
tích nên việc tính toán gặp nhiều khó khăn, ý nghĩa sử dụng trong thực tế
cũng bị hạn chế.[5]
Song song với sự phát triển các học thuyết về cơ cấu phanh, dƣới sự lãnh
đạo của giáo sƣ I.V. Kra-genk-xki, các kết quả nghiên cứu lý thuyết ma sát
ngoài và sự mài mòn của các vật thể rắn đã nâng khoa học về lĩnh vực ma sát


9

lên mức chất lƣợng cao. Các nghiên cứu của I.V. Kra-gen-xki, A.B. Tri-trinat-gie, V.X. Sê- đrôp đã làm sáng tỏ bản chất tiếp xúc ma sát, đánh giá đƣợc
ảnh hƣởng của các nhân tố : vận tốc, áp suất, nhiệt độ đến chất lƣợng làm việc
của cặp ma sát. [5]
Điểm qua các công trình nghiên cứu trong lĩnh vực của hệ thống
phanh ta thấy: Các nghiên cứu về phƣơng pháp tính toán hệ thống phanh ô
tô cũng nhƣ phân tích ảnh hƣởng của các nhân tố kết cấu, vận hành đến
chất lƣợng làm việc của nó rất phong phú, đề cập tới nhiều khía cạnh của
quá trình phanh.

Tuy nhiên do sự phức tạp của mối quan hệ giữa các thông số cũng nhƣ
của các nhân tố ảnh hƣởng trong quá trình phanh nên nhiều tác giả đã phải sử
dụng các giả thuyết đơn giản để tính toán. Những năm gần đây do ứng dụng
các thành tựu của ngành tin học và máy tính, việc sử dụng các máy điện toán
cho phép xây dựng đƣợc các mô hình toán học phức tạp, nhiều tham số, phản
ánh sát với thực tế. Khi đó các nhân tố ảnh hƣởng đến sự làm việc của hệ
thống phanh đƣợc xem xét toàn diện, đúng bản chất của nó, làm cho các công
trình nghiên cứu lý thuyết ngày càng có ý nghĩa thực tiễn hơn.
1.2.2. Trong nước
Những kết quả nghiên cứu về hiệu quả của phanh trên ô tô khi phanh ở
Việt Nam đến nay còn rất nhiều hạn chế, chƣa có nhiều công trình chuyên sâu
nghiên cứu về tổng thể và hệ thống.
Đề tài:“Khảo sát các yếu tố ảnh hưởng tới động lực phanh ô tô” đã
nghiên cứu các yếu tố ảnh hƣởng tới động lực phanh ô tô và cấu tạo hệ thống
phanh dẫn động thủy lực, trợ lực chân không trên xe GAZ-66, tiến hành phân
tích kết cấu hệ thống phanh cụ thể trên xe.[7]
Đề tài:“Nghiên cứu động lực học quá trình phanh liên hợp máy kéo
Shibaura - 3000A khi vận chuyển gỗ rừng trồng” của Th.S Nguyễn Tài
Cƣờng năm 2007 đã xây dựng mô hình toán học khảo sát động lực học quá


10

trình phanh của liên hợp máy kéo Shibaura - 3000A khi vận chuyển gỗ rừng
trồng, có sự chênh lệch về thời gian tác động của cơ cấu phanh máy kéo so
với cơ cấu phanh rơ moóc, có sự khác nhau về tốc động tăng lực phanh, có sự
khác nhau về hệ số liên kết giữa phanh rơ moóc và phanh máy kéo.[6]
Đề tài:“Nghiên cứu các yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng quá trình
phanh xe và đề xuất các giải pháp nâng cao độ an toàn chuyển động ô tô” đã
giới thiệu đƣợc những nét tổng quát về các yếu tố ảnh hƣởng đến chất lƣợng

quá trình phanh xe, đồng thời đã kết hợp với quá trình tính toán để xác định
các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng phanh xe ZIL-130. Tuy nhiên đề tài mới chỉ
dừng lại tính toán một loại xe, chƣa xác định đƣợc các yếu tố ảnh hƣởng trong
mối quan hệ mật thiết giữa chúng. Đặc biệt trong phần đề xuất mới chỉ ở
những nét tổng quát dù đã có những số liệu và định hƣớng phát triển
ngành.[7]
Đề tài: “Nghiên cứu động lực quá trình phanh trên xe ô tô có trang bị hệ
thống ABS” của Th.S Vũ Duy Khiêm năm 2008 đã phân tích đánh giá so sánh
một số chỉ tiêu quan trọng của quá trình phanh với sự tác động của hệ thống
ABS trên xe ô tô INNOVA do hãng Toyota sản xuất và đƣa ra một số khuyến
cáo để sử dụng hệ thống phanh hiệu quả, góp phần nâng cao an toàn giao
thông.[7]
Đề tài:“Khảo sát động lực học quá trình phanh của ôtô Toyota Vios
1,5L” đã nghiên cứu và khảo sát sự cố mất mô men phanh trong các trƣờng
hợp xe đi thẳng mất phanh không đều theo dọc trục của xe, sự cố chậm tác
dụng dẫn động phanh đến các chỉ tiêu của phanh và tính ổn định của ô tô khi
phanh. [7]
Đề tài:“Thiết kế hoán cải hệ thống phanh ô tô tải Kia Rhino” của Th.S
Nguyễn Văn Bản viết năm 2008 đã nghiên cứu cấu tạo, nguyên lý hệ thống


11

phanh của ô tô tải Kia Rhino từ đó tính toán và khảo sát để đƣa ra những giải
pháp cải tiến để nâng cao chất lƣợng hệ thống phanh. [7]
Đề tài:“Khảo sát ổn định hướng chuyển động của ô tô trong quá trình
phanh ô tô hai cầu” của Th.S Nguyễn Thanh Bình năm 2009 đã nghiên cứu
lý thuyết về sự mất ổn định hƣớng của ô tô khi phanh với mô phỏng dùng
phần mềm Matlab- công cụ Simulink để khảo sát sự mất ổn định hƣớng của ô
tô khi phanh trên đƣờng thằng làm tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống

phanh nhằm nâng cao hiệu quả, độ ổn định chuyển động khi phanh, tăng độ
tin cậy làm việc của ô tô khi chuyển động. [7]
1.3. Kết luận chƣơng 1
Các công trình nghiên cứu về phanh trên thế giới rất phong phú và đã
giải quyết đƣợc các vấn đề:
+ Xây dựng phƣơng pháp tính toán cơ cấu phanh, đánh giá hiệu quả
làm việc cũng nhƣ các nhân tố ảnh hƣởng tới quá trình làm việc của hệ
thống phanh.
+ Nghiên cứu các phƣơng pháp giải tích và đồ thị, mô hình hóa ô tô
thành một hệ không gian để tính toán cơ cấu phanh từ đó vận dụng các ứng
dụng phần mềm vi tính hỗ trợ để giải với nhiều tham số, phản ánh sát với
thực tế.
+ Nghiên cứu đƣa ra các biện pháp nâng cao, cải tiến chất lƣợng phanh
của ôtô nhƣ bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh, bộ phân bố lực phanh
trên các bánh xe, vật liệu làm hệ thống phanh.... từ đó đƣa ra các chỉ tiêu, tiêu
chuẩn cụ thể để tiến hành đánh giá chất lƣợng hệ thống phanh.
Các công trình nghiên cứu về phanh trong nƣớc cũng đã có nghiên cứu
về các yếu tố ảnh hƣởng tới chất lƣợng quá trình phanh, khảo sát chất lƣợng
phanh của một số loại xe ô tô cũ, máy kéo khi vận chuyển gỗ trong rừng,
nghiên cứu nâng cao cải tiến hệ thống phanh của một số loại xe với hệ thống


12

ABS, đƣa ra các chỉ tiêu đánh giá chất lƣợng phanh cho một số loại xe sử
dụng tại Việt Nam. Tuy nhiên, việc nghiên cứu trong lĩnh vực hệ thống phanh
ô tô chƣa đƣợc chú trọng, tƣơng xứng với tầm quan trọng của nó. Nhất là
trong công cuộc công nghiệp hóa và hiện đại hóa đất nƣớc theo định hƣớng xã
hội chủ nghĩa, việc sản xuất nông nghiệp gắn liền với lâm nghiệp, các loại xe
ô tô thƣờng đƣợc sử dụng thêm vận chuyển gỗ rừng trồng ngoài vận chuyển

hàng hóa nông sản để tiết kiệm chi phí khấu hao máy móc, nâng cao hiệu quả
kinh tế.
Trên cơ sở của việc nghiên cứu, tìm hiểu về tình hình cơ giới hóa các
khâu trong sản xuất lâm nghiệp nhƣ: tình hình khai thác, vận chuyển, chế
biến, các loại phƣơng tiện vận chuyển của nƣớc ta và trên thế giới. Nhằm đƣa
ra cơ sở khoa học để hiệu chỉnh và chọn lựa chế độ sử dụng hợp lý và nâng
cao tính an toàn cho ô tô khi vận chuyển các sản phẩm lâm nghiệp. Chúng tôi
đã chọn đề tài “Đánh giá chất lượng phanh của ô tô tải cỡ trung sản xuất
tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ”.


13

Chƣơng 2
MỤC TIÊU, ĐỐI TƢỢNG, PHẠM VI VÀ
PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

2.1. Mục tiêu nghiên cứu
Nghiên cứu xây dựng mô hình động lực học quá trình phanh của ô tô cỡ
trung sản xuất tại Việt Nam để làm cơ sở cho việc đánh giá chất lƣợng hệ
thống phanh (hiệu quả phanh và ổn định hƣớng chuyển động) khi vận chuyển
gỗ. Từ đó đề xuất các giải pháp nhằm nâng cao chất lƣợng phanh và chế độ sử
dụng sử dụng xe hợp lý, an toàn và hiệu quả.
2.2. Đối tƣợng và phạm vi nghiên cứu
2.2.1. Đối tượng nghiên cứu
Hiện nay ở nƣớc ta có nhiều tập đoàn, công ty đã chế tạo và lắp ráp xe
vận tải hàng hóa nhƣ Vinasuki, Thaco Trƣờng Hải…với những sản phẩm hết
sức đa dạng và phong phú. Hàng năm các tập đoàn này đã sản xuất hàng ngàn
đầu xe với trọng tải xe từ nhỏ, trung bình, lớn và rất lớn. Theo trọng tải thì ô
tô vận chuyển chia ra các loại sau [cấu tạo ô tô - máy kéo]: Ô tô vận tải rất

nhỏ (trọng tải nhỏ hơn 0,5 tấn); ô tô tải cỡ nhỏ (trọng tải từ 0,5 – 2 tấn); Ô tô
vận tải loại trung bình (trọng tải từ 2 – 5 tấn); ô tô vận tải loại lớn (trọng tải từ
5 – 15 tấn) và ô tô trọng tải loại rất lớn (trọng tải trên 15 tấn).
Từ điều kiện thực tế chế tạo và lắp ráp ô tô ở Việt Nam, xe ô tô vận tải
cỡ trung đƣợc chúng tôi chọn làm đối tƣợng nghiên cứu của luận văn.
Đƣờng ô tô lâm nghiệp đƣợc phân làm 4 cấp, tƣơng ứng với 4 loại
đƣờng, cụ thể:
Đƣờng trục chính: là đƣờng vận chuyển chính của một khu kinh tế lâm
nghiệp trong vùng. Đƣờng trục chính là liên kết giữa các lâm trƣờng trong
vùng với nhau, giữa các lâm trƣờng với khu trung tâm kinh tế lâm nghiệp,
giữa các khu trung tâm kinh tế lâm nghiệp với nhau.


14

Đƣờng trục phụ: là đƣờng vận chuyển chính của một lâm trƣờng, có
nhiệm vụ nối liền các đƣờng nhánh chính trong khu khai thác của lâm trƣờng,
trên đƣờng trục phụ thƣờng xuyên có xe chạy trong năm.
Đƣờng nhánh chính: là đƣờng liên kết các đƣờng nhánh phụ với đƣờng
trục phụ và cũng có thể nối các đƣờng nhánh phụ với đƣờng trục chính.
Đƣờng nhánh chính cũng là đƣờng vận chuyển gỗ, lâm sản chính của một lâm
trƣờng, trên đƣờng nhánh chính thƣờng xuyên có xe chạy trong năm.
Đƣờng nhánh phụ: là loại đƣờng có nhiệm vụ liên kết từ các điểm có
hàng hóa (các kho gỗ I, các bãi giao trong khu khai thác) với các tuyến đƣờng
nhánh chính. Loại đƣờng này ô tô chỉ có thể hoạt động tốt trong mùa khô.[6]
Độ dốc cho phép của các loại đƣờng nhƣ sau:
Loại đƣờng

Độ dốc cho phép

Đƣờng trục chính (Cấp I)

8 - 9%

Đƣờng trục phụ

9 - 10%

Đƣờng nhánh chính

10 -12%

Đƣờng nhánh phụ

11 -12%

Từ điều kiện thực tế vận chuyển và tính đến trƣờng hợp nguy hiểm nhất
nhằm đảm bảo an toàn khi vận chuyển gỗ chúng tôi chọn loại đƣờng để
nghiên cứu là đƣờng trục phụ với độ dốc cho phép là 10%.
2.2.1.1.Giới thiệu về ô tô vận tải Thaco Foton cỡ trung
Thaco Foton là kết quả của quá trình nghiên cứu nhằm tạo ra những sản
phẩm chất lƣợng hơn, kinh tế hơn, phù hợp hơn với điều kiện sử dụng tại Việt
Nam, THACO đem đến cho khách hàng dòng sản phẩm xe tải Thaco Foton
(tải trọng từ 1,98 – 8T) với nhiều ƣu điểm vƣợt trội: linh kiện đồng bộ, chất


15

lƣợng ổn định, công năng phù hợp với điều kiện sử dụng tại Việt Nam, giá
cạnh tranh.

Hình 2.1. Xe ô tô Thaco Foton - cỡ trung
Các thông số kỹ thuật:
Bảng 2.1: Các thông số kỹ thuật của xe Thaco Foton - cỡ trung
ĐỘNG CƠ

YC4D120-21

Loại động cơ

Diesel, 4 kỳ, 4 xilanh thẳng hàng, tăng áp,
làm mát bằng nƣớc, làm mát bằng khí nạp

Dung tích xilanh

3.298 cc

Đƣờng kính x Hành trình piston

100 x 105 mm

Công suất cực đại/Tốc độ quay

73.5 Kw/3.800 vòng/phút

Mômen xoắn cực đại/Tốc độ quay

245 N.m/2.200 vòng/phút

TRUYỀN ĐỘNG

Ly hợp

01 đĩa, ma sát khô, dẫn động thủy lực, trợ
lực khí nén

Số tay

Cơ khí, số sàn, 5 số tiến, 1 số lùi

Tỷ số truyền hộp số
Tỷ số truyền cuối

ih1= 7,312; ih2=4,311; ih3=2,447; ih4=1,535;
ih5=1,000; iR=7,66


16

HỆ THỐNG LÁI
HỆ THỐNG PHANH
HỆ THỐNG TREO ( Trƣớc/Sau )

Trục vít - ecu bi, trợ lực thủy lực
Cơ cấu phanh loại tang trống, khí nén 2
dòng, phanh tay lốc kê
Phụ thuộc, nhíp lá, giảm chấn thủy lực

LỐP XE
Trƣớc/Sau

8,25- 20/Dual 8,25- 20

KÍCH THƢỚC
Kích thƣớc tổng thể (D x R x C)
Kích thƣớc lọt lòng thùng (D x R x
C)

5.685 x 2.170 x 2.550 mm
3.610 x 2.010 x 600 mm

Vệt bánh trƣớc/sau

1.760/1654 mm

Chiều dài cơ sở

3200 mm

Khoảng sáng gầm xe

250 mm

TRỌNG LƢỢNG
Trọng lƣợng không tải

3.450 kg

Tải trọng

5070 kg

Trọng lƣợng toàn bộ

8715 kg

Số chỗ ngồi

3

ĐẶC TÍNH
Khả năng leo dốc

> 30%

Bán kính quay vòng nhỏ nhất

< 7.5 m

Tốc độ tối đa

70 km/h

Dung tích thùng nhiên liệu

110 l

2.2.1.2. Hệ thống phanh của ô tô tải Thaco cỡ trung
Xe tải Thaco Foton - 3,5 tấn đƣợc trang bị hệ thống phanh khí nén hai
dòng tuần hoàn độc lập tác động lên tang trống ở các bánh xe, giúp nâng cao
hiệu quả phanh khi xe hoạt động.

17

* Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh chính của xe:

Hình 2.2. Sơ đồ cấu tạo của hệ thống phanh chính xe tải Thaco Foton
* Nguyên lý hoạt động
Khi phanh ngƣời lái đạp chân lên bàn đạp phanh thông qua hệ thống đòn
bẩy đẩy piston của xilanh chính dịch chuyển đẩy dầu trong buồng xilanh, dầu
trong xilanh bị ép có áp suất cao đƣợc dẫn qua đƣờng ống. Dầu áp suất cao
đƣợc đƣa tới buồng của xilanh phanh, dầu đẩy piston chuyển động đẩy hai
guốc phanh có má phanh ép sát vào tang trống (ép má phanh vào đĩa phanh)
thực hiện quá trình phanh bánh xe do trống phanh (đĩa phanh) gắn liền với
moayơ bánh xe. Khi thôi phanh lò xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu.
Dƣới tác dụng của lò xo, các piston sẽ dịch chuyển về vị trí ban đầu, ép dầu
trở lại buồng dầu của xilanh phanh chính.
Hệ thống phanh chính của xe tải Thaco Foton cỡ trung có hai phần kế
cấu chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh. Ngoài ra để có lực phanh và
mô men phanh lớn, đồng thời giảm cƣờng độ lao động của lái xe, hệ thống
phanh còn có thêm phần trợ lực phanh.
- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản. Trong quá trình phanh


18

động năng của ô tô đƣợc biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra
môi trƣờng. Cơ cấu phanh của xe tải Thaco Foton cỡ trung dùng loại trống guốc ở bánh xe phía sau và sử dụng nhiều loại đĩa ở các bánh xe trƣớc.
- Dẫn động phanh: để điều khiển các cơ cấu phanh. Xe tải Thaco Foton
đƣợc trang bị dẫn động phanh khí nén hai dòng tuần hoàn độc lập tác động

lên tang trống ở các bánh xe, giúp nâng cao hiệu quả phanh khi xe hoạt động.
*Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo
nguyên lý ma sát. Trong quá trình phanh động năng của ô tô đƣợc biến thành
nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trƣờng bên ngoài. Do vậy kết
cấu của nó gồm có hai phần chính: cơ cấu ép và phần tử ma sát. Bên cạnh đó
còn có thêm các phần tử phụ nhƣ cơ cấu điều khiển khe hở giữa má phanh và
trống phanh của loại phanh trống - guốc, bộ phận xả khí của phanh dẫn động
thủy lực...
Cơ cấu phanh bánh trước:
Thông số kỹ thuật và kết cấu:
Đƣờng kính ngoài: 264 [mm]; chiều dày đĩa phanh: 26[mm (Đĩa phanh
có x rãnh thông gió).
Bề dày má phanh: 10[mm ; Đƣờng kính xilanh lực: 64[mm]

Hình 2.3. Cơ cấu phanh trước