Nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS đến khả nang chuyển động ổn định của ôtô khi phanh

Bộ giáo dục và đào tạo
Trờng đại học nông nghiệp hà nội
-----------

-----------

NGUY N TRUNG KIấN

Nghiên cứu ảnh hởng của hệ thống
bó cứng bánh xe abs đến khả năng
chuyển động ổn định của ô tô khi phanh

LU N VN TH C S K THU T

Chuyên ng nh : Kỹ thuật máy v thiết bị cơ giới hóa
nông lâm nghiệp
MÃ số

: 60.52.14

Ngời h−íng dÉn khoa häc PGS.TS. Ngun ngäc q

Hµ néi - 2010
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 1


L I CAM ðOAN
Tơi xin cam đoan đây là cơng trình nghiên c u c a riêng tơi. Các s
li u và k t qu trình bày trong lu n văn là trung th c và chưa t ng ñư c ai
cơng b trong b t c cơng trình nào khác.
Tơi xin cam đoan r ng m i s giúp ñ cho vi c th c hi n lu n văn này

đã đư c cám ơn và các thơng tin trích d n trong lu n văn đ u đã ñư c ch rõ
ngu n g c.
Hà N i, ngày08 tháng 11 năm 2010
Ngư i cam ñoan

Nguy n Trung Kiên

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... i


L I C M ƠN
T«i xin b y tá sù cảm ơn sâu sắc đến ngời hớng dẫn khoa học PGS.
TS. Nguyễn Ngọc Quế, đ tận tình hớng dẫn v đóng góp nhiều ý kiến khoa
học trong quá trình nghiên cứu v xây dựng luận văn n y.
Tôi xin cảm ơn tập thể các th y, cô giáo bộ môn Động lực - khoa Cơ
điện, khoa Sau Đại học, trờng Đại học Nông nghiệp H Nội, giúp đỡ v tạo
điều kiƯn thn lỵi ho n th nh nhiƯm vơ häc tập v nghiên cứu.
Tôi xin cảm ơn tập thể cán bộ, giáo viên trờng Đại học công Nghiệp
Th nh Phố Hồ Chí Minh tạo điều kiện cho tôi trong suốt quá trình công tác
v học tập.
Cuối cùng tôi xin cảm ơn gia đình, bạn bè đồng nghiệp v những ngời
thân đ động viên, giúp đỡ tôi trong quá trình học tập v nghiên cứu.
Mặc dù đ cố gắng hết sức mình nhng do khó khăn về t i liệu, thời
gian nghiên cứu v khả năng hạn chế của bản thân cho nên luận văn không
tránh khỏi những thỡếu sót, rất mong nhận đợc các ý kiến đóng góp từ các
Th y, cô v bạn bè đồng nghiệp để luận văn đợc ho n thiện hơn.
H Nội, ng y 08 tháng11 năm 2010
Tác giả luận văn

Nguyễn Trung Kiên

Tr ng i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... ii


M CL C
L i cam ñoan………………………………………………..………………..i
L i c m ơn…………………………………………………………………...ii
M c l c…….………………………………………………………………..iii
Danh m c hình………………………………………………………………iv
CHƯƠNG 1 ................................................................................................... 1
1.1 Cơ s khoa h c và th c ti n c a đ tài .................................................. 1
1.2. M c đích c a ñ tài .............................................................................. 2
1.3. Nhi m v c a ñ tài: ............................................................................ 2
1.4. ð i tư ng nghiên c u c a ñ tài........................................................... 3
1.5. N i dung nghiên c u ............................................................................ 3
CHƯƠNG 2 CƠ S LÝ THUY T C A Q TRÌNH PHANH ƠTƠ CĨ
S D NG ABS ............................................................................................. 4
2.1. Nhiêm v quá trình phanh .................................................................... 4
2.2. S bi n ñ i h s bám bánh xe v i m t đư ng trong q trình phanh... 5
2.2.1. Các y u t nh hư ng ñ n h s bám: ............................................ 6
2.2.2 Hi n tư ng trư t l t c a bánh xe khi phanh ................................... 8
2.3 ðánh giá ch t lư ng phanh.................................................................. 12
2.3.1 Quãng ñư ng phanh...................................................................... 12
2.3.2 Gia t c ch m d n khi phanh.......................................................... 14
2.3.3 Th i gian phanh ............................................................................ 15
2.3.4. L c phanh trên các bánh xe ......................................................... 15
2.4. Tính n đ nh hư ng ơtơ khi phanh ..................................................... 16
2.4.1 Góc l ch ôtô khi phanh ................................................................. 16
2.4.2 Hành lang phanh ........................................................................... 17
2.4.3 H s khơng đ ng đ u l c phanh .................................................. 18

2.5. nh hư ng d n ñ ng phanh ñ n hi u qu phanh ................................ 18
2.6. nh hư ng t i tr ng ơ tơ đ n quá trình phanh .................................... 21
2.7. C u trúc h th ng phanh ABS ............................................................ 23
2.7.1. C u trúc h th ng phanh ABS ..................................................... 24
2.7.1. Phân lo i h th ng ABS theo ki u ñi u khi n .............................. 24
2.7.2 Chu trình đi u khi n và ngun lý ho t ñ ng c a ABS ................. 26
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... iii


CHƯƠNG3: NGHIÊN C U ð NG L C H C PHANH Ô TÔ ................. 30
3.1. ð i tư ng nghiên c u......................................................................... 30
3.2. ð c trưng k thu t c a xe ABS cho xe UAZ- 31512 .......................... 30
3.2.1 H th ng phanh ô tô UAZ- 31512................................................. 30
3.2.2. H th ng phanh ô tô UAZ- 31512 sau khi c i ti n h th ng phanh
.............................................................................................................. 31
3.3. Xây d ng mơ hình tốn ..................................................................... 33
3.3.1 Các gi thi t.................................................................................. 33
3.3.2. Mơ hình khơng gian ơ tơ khi phanh.............................................. 34
3.3. 3.Tính toán giá tr các thành ph n l c và mơmen ........................... 36
3.3.4. Phương trình vi phân chuy n đ ng............................................... 42
3.3.5. Các gi thi t khi kh o sát bài tốn:............................................... 44
3.3.6. Phương trình cân b ng chuy n ñ ng quay bánh xe ...................... 46
3.4.1. Xây dưng chương trình tính ......................................................... 48
3.4.2 Các phương án kh o sát ................................................................ 52
3.5. Các k t qu kh o sát ñ ng l c h c phanh ô tô UAZ- 31512 ............... 52
Phương án kh o sát ................................................................................... 52
3.5.1.Phanh có ABS và khơng ABS trên đư ng nh a ............................ 52
3.5.2.Phanh có ABS và khơng ABS trên đư ng cát s i.......................... 56
3.5.3. Phanh có ABS trên đư ng khơ,b ng ph ng có h s bám b ng nhau
và l c phanh các bánh là như nhau. ....................................................... 58

CHƯƠNG 4. NGHIÊN C U TH C NGH M ............................................ 61
4.1. M c đích và phương pháp thí nghi m ................................................ 61
4.1.1. M c đích thí nghi m .................................................................... 61
4.1.2. Phương pháp thí nghi m. ............................................................. 61
4.2. Các phương án và k t qu thí nghi m................................................. 67
4.2.1 Các phương án thí nghi m ............................................................ 67
4.2.2. K t qu thí nghi m....................................................................... 75
5.1. K t lu n.............................................................................................. 76
5.2. ð ngh .............................................................................................. 76

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... iv


DANH M C HÌNH
Hình 2-1: ð c tính trư t ng v i các lo i ñư ng khác nhau. .......................... 7
Hình 2-2: Sơ đ l c và moment tác d ng lên bánh xe khi phanh. ................... 8
Hình 2-3: Tr ng thái lăn c a bánh xe khi có trư t l t.................................... 10
Hình 2-4: Sơ đ th hi n s thay đ i h s bám............................................ 12
Hình 2-5: Gi n đ phanh th c t . ................................................................. 15
Hình 2-6: Sơ đ l c tác d ng lên ơ tơ khi phanh và xe b quay ngang. ......... 17
Hình 2-7: Gi n ñ phanh th c nghi m c a h th ng phanh, khi cư ng ñ
phanh khá l n 605% ..................................................................... 19
Hình 2-8: Gi n đ phanh th c nghi m (đã tuy n tính hố) ........................... 20
Hình 2.9: Sơ đ h th ng phanh ABS trên xe ............................................... 24
Hình 2-10: Sơ đ h th ng ABS ñi u khi n các bánh sau............................. 25
Hình 2-11: Sơ ñ h th ng ABS ñi u khi n t t c các bánh.......................... 25
Hình 2-12 : Chu trình đi u khi n kín c a ABS. ........................................... 26
Hình 2-13 : Sơ đ tr ng thái khơng gian bi u di n ho t ñ ng c a ABS. ....... 27
Hình 2-14: S thay đ i các thơng s Mp, P, j khi phanh có ch ng hãm c ng
bánh xe.......................................................................................... 29

Hình 3.1. Sơ đ h th ng phanh UAZ- 315123 ............................................ 30
Hình 3-2 sơ đ h th ng phanh ñư c l p trên xe UAZ-31512 ...................... 32
Hình 3.3: Mơ hình khơng gian các l c tác d ng lên ơtơ khi phanh ............... 34
Hình 3.4: Sơ đ các l c tác d ng trên ôtô khi phanh trong m t ph ng n m
ngang ............................................................................................ 35
Hình 3.5. Sơ ñ l c tác d ng trên ôtô khi phanh trên m t ph ng th ng ñ ng .... 36
Hình 3.6. Sơ đ phân b l c trên m t bánh xe…………………………………….38
Hình 3.7. Mơ hình ph ng t ng qt c a ơtơ.................................................. 42
Hình 3.8: Mơ hình tính tốn cho ơtơ trong trư ng h p chuy n đ ng ............ 44
Hình 3.9: Sơ đ cân b ng l c và mơmen trên bánh xe ................................. 46
Hình 3.11. ð thi th i gian phanh ............................................................... 53
Hình 3.12. ð th gia t c khi phanh.............................................................. 53
Hình 3.13. ð th quãng ñư ng phanh.......................................................... 54
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... v


Hình 3.14. ð th góc quay thân xe khi phanh.............................................. 55
Hình 3.15. ð thi th i gian phanh ............................................................... 56
Hình 3.16. ð th gia t c khi phanh.............................................................. 56
Hình 3.17. ð th qng đư ng phanh.......................................................... 57
Hình 3.18. ð th góc quay thân xe khi phanh.............................................. 57
Hình 4.1. Worksheet đo lư ng trong thí nghi m........................................... 62
Hình 4.2.Worksheet x lý k t qu thí nghi m .............................................. 62
Hình 4.3. Sơ ñ h th ng thông tin ño lư ng khi thí nghiêm ơ tơ ................. 63
Hình 4.4. Sensor quang h c E3F3 ................................................................ 63
Hình 4.5 Sơ đ ngun lý ho t đ ng c a Sensor − V1................................. 65
Hình4.6: Sơ ñ bi u di n các chuy n v thành ph n………………………...65
Hình 4.7: Sơ đ k t n i các thi t b đo………………………………………66
Hình 4.8 a,b,c,d,e giá l p thi t b thí nghi m ................................................ 67
Hình 4.9 a, b…………………………………………………………………9

Hình 4.10a. ð th ñ trư t và quãng ñư ng phanh Sp(PATN 2).................. 69
Hình 4.10b. ð th đ trư t và qng đư ng phanh Sp(PATN 2).................. 69
Hình 4.11a. ð th ñ trư t và quãng ñư ng phanh Sp(PATN 3).................. 70
Hình 4.12a ð th đ trư t(DT) và qng ñư ng phanh Sp(PATN 4) ........... 71
Hình 4.12b. ð th ñ trư t và quãng ñư ng phanh Sp(PATN 4).................. 72

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... vi


CHƯƠNG 1: T NG QUAN
1.1. Cơ s khoa h c và th c ti n c a ñ tài
- Nư c ta ñang trong giai ño n bùng n v các phương ti n tham gia
giao thơng, trong khi đó cơ s h t ng k th ât còn r t th p kém. H th ng
giao th ng, cũng như h th ng lu t hư ng d n giao thơng cịn nhi u b t c p
và h n ch . Các phương ti n tham gia giao thơng thì đa d ng v ch ng lo i và
phong phú v k t c u cũng như tình tr ng k thu t c a phương ti n. Ý th c
c a ngư i tham gia giao thông chưa cao, thói quen s n xu t nh và ti u nông
ăn sâu trong ti m th c c a ph n l n ngư i tham gia giao thơng. Chính vì v y
nh ng năm g n đây, v n đ tai n n giao thơng là m t trong nh ng v n ñ h t
s c tr m tr ng đ i v i tồn b h th ng chính tr cũng như xã h i Vi t Nam.
Trong khi h th ng phanh s d ng trên ôtô là m t cơ c u an toàn quan
tr ng, nh m gi m t c hay d ng xe trong nh ng trư ng h p c n thi t. Nó là
m t trong nh ng b ph n chính c a ơtơ, đóng vai trị quy t ñ nh cho vi c ñi u
khi n ôtô lưu thông trên ñư ng.
Ch t lư ng phanh c a ơtơ đư c đánh giá qua hi u qu phanh (như
quãng ñư ng phanh, gia t c ch m d n khi phanh, th i gian và l c phanh) và
ñ ng th i b o ñ m cho ơtơ ch y n đ nh khi phanh. ðây là m u ch t mà các
nhà nghiên c u ôtô luôn quan tâm và tìm gi i pháp.
M t trong nh ng v n ñ ñư c quan tâm hơn là phanh khi ơtơ trên
đư ng trơn hay đư ng có h s bám ( ϕ ) th p s x y ra hi n tư ng trư t l t

trên ñư ng do bánh xe s m b hãm c ng. Do v y, quãng ñư ng phanh dài hơn
và hi u qu phanh kém. Hơn n a, n u t t c các bánh xe b hãm c ng thì ơtơ
s m t n đ nh gây khó khăn cho vi c đi u khi n. Trong trư ng h p quay
vịng, đi u này d n ñ n hi n tư ng quay vòng thi u ho c th a làm m t n
ñ nh khi quay vịng.

Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 1


ð gi i quy t v bài toán phanh, h th ng phanh ch ng hãm c ng cho
ơtơ đã ra ñ i, g i là “Anti – lock Braking System” vi t t t là ABS.
Ngày nay, ABS ñã gi m t vai trị quan tr ng khơng th thi u trong các
xe hi n ñ i, ñã tr thành tiêu chu n b t bu c ñ i v i ph n l n các nư c trên
th gi i.

th trư ng Vi t Nam, ngoài m t ph n l n các xe nh p cũ ñã qua s

d ng, m t s l ai xe ñư c l p ráp trong nư c cũng ñang trang b h th ng
này. T i cu c h i th o khao h c “Qu n lý – K thu t trong cơng tác đăng
ki m phương ti n cơ gi i ñư ng b – Nha Trang 2000”. Các nhà qu n lý,
khoa h c và chuyên gia ñ u ngành cũng ñã ñ xu t ñ n v n ñ ban hành các
tiêu chu n quy ñ nh v vi c s d ng ơ tơ có trang b h th ng ABS v i các
m c th i gian c th . Trư c tiên là ô tô khách liên t nh, trong tương lai s
không dùng ơ tơ khơng có trang b ABS.
V i xu th h i nh p c a nư c ta, th trư ng ơtơ s sơi đ ng, ngày càng
nhi u ch ng lo i l n s lư ng. Vi c khai thác và b o trì s a ch a là c c kỳ
quan tr ng cho n n th trư ng ôtô hi n nay, nh m s d ng khai thác l p l n
thay m i có hi u qu t i đa c a các h th ng nói chung và ABS nói riêng.
Vì v y tìm hi u k v h th ng này, phân tích các tính năng k thu t
c a h th ng cũng như kh o sát nh hư ng c a h th ng đ n tính năng chuy n

đ ng n đ nh c a ơtơ khi phanh là m t trong nh ng v n ñ c p thi t góp ph n
làm gi m tai n n giao thông

Vi t Nam hi n nay.

1.2. M c đích c a đ tài
Tìm hi u đ c ñi m v k t c u h th ng ch ng bó c ng bánh xe khi
phanh và nghiên c u nh hư ng c a nó đ n tính năng chuy n đ ng n đ nh
ơtơ khi phanh, t đó góp ph n khai thác và s d ng h th ng phanh v i ABS
ñ t hi u qu cao nh m gi m thi u tai n n giao thông

nư c ta hi n nay.

1.3. Nhi m v c a ñ tài:
- Xây d ng mơ hình chuy n đ ng c a ơtơ khi phanh
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 2


- S d ng phương pháp gi i tich ñ gi i bài tốn mơ ph ng
- S d ng ph n m m thích h p đ gi i mơ hình tốn
- K t lu n nh hư ng c a ABS đ n tính năng chuy n đ ng n đ nh c a
mơ hình
1.4. ð i tư ng nghiên c u c a ñ tài
ð tài ch n ñ i tư ng nghiên c u là xe ôtô Quân s UAZ-31512 có l p ABS
1.5. N i dung nghiên c u
ð gi i quy t bài toán phanh tìm hi u đ c đi m v k t c u h th ng
ch ng bó c ng bánh xe khi phanh và nghiên c u nh hư ng c a nó đ n tính
năng chuy n đ ng n đ nh ơtơ khi phanh có hiêu qu vi c nghiên c u cơ s lý
thuy t quá trình phanh ch ng hãm c ng r t quan tr ng. T đó, đưa ra các
thơng s cơ b n, thu t tốn đi u khi n c a ABS, tính tốn các s li u ho t

đ ng c a ABS, thu th p x lý s li u ñưa vào b ng d li u,

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 3


CHƯƠNG 2
CƠ S

LÝ THUY T C A QUÁ TRÌNH PHANH ƠTƠ CĨ S

D NG

ABS
2.1. Nhiêm v q trình phanh
Khi ơtơ chuy n ñ ng v i v n t c ban đ u nào đó, ta c t ngu n ñ ng l c
truy n t ñ ng cơ xu ng các bánh xe ch đ ng, ơtơ s ch y ch m l i ho c
d ng h n. Như v y, năng lư ng qn tính (đ ng năng) c a ôtô s b tiêu hao
cho l c c n chuy n ñ ng c a ñư ng (PY) và l c c n khơng khí (Pw).
ð gi m v n t c c a ôtô theo ý mu n c a ngư i ñi u khi n, thì ph i t o
ra l c c n đ tiêu hao năng lư ng qn tính c a ơtơ, ngư i ta thi t k ra h
th ng phanh trên ơtơ. L c c n

đây chính là l c ma sát trong cơ c u phanh,

đó là s ma sát gi a tr ng phanh v i má phanh, ho c gi a b phanh và ñĩa
phanh.
M t v n đ l n và cũng là bài tốn quan tr ng c n ph i gi i quy t ñ i
v i h at ñ ng c a h th ng phanh, đó là khi ơtơ phanh g p hay phanh trên các
l ai đư ng có h s bám ϕ th p như ñư ng trơn, ñư ng đóng băng, tuy t thì
d x y ra hi n tư ng s m b hãm c ng bánh xe, t c hi n tư ng bánh xe b

trư t l t trên đư ng khi phanh. Khi đó, qng ñư ng phanh s kéo dài hơn,
t c hi u qu phanh th p ñi, ñ ng th i d n đ n tình tr ng m t tính n ñ nh và
kh năng ñi u khi n c a xe. N u các bánh xe trư c s m b hãm c ng s làm
cho xe không th chuy n hư ng theo s ñi u khi n ñư c; n u các bánh sau b
hãm c ng, do s khác nhau v h s bám gi a bánh trái và bánh ph i v i m t
ñư ng nên làm cho đi xe b l ng, xe b trư t ngang và chuy n ñ ng l ch
hư ng so v i trư c lúc b t ñ u phanh. Trong trư ng h p xe phanh khi ñang
quay vòng, hi n tư ng trư t ngang c a các bánh xe d d n ñ n các hi n tư ng
quay vòng thi u hay quay vòng th a làm m t tính n đ nh khi xe quay vịng.

Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 4


ð gi i quy t bài toán v v n ñ hi u qu và tính n ñ nh khi phanh,
ph n l n các ơtơ hi n nay đ u ñư c trang b h th ng ch ng hãm c ng bánh
xe khi phanh, t c ch ng hi n tư ng trư t l t c a bánh xe, g i là “ Anti – lock
Braking System” và thư ng ñư c vi t t t là h th ng ABS.
Chính vì v y, đ h th ng phanh ho t đ ng hi u qu nó ph i tho mãn
m t lo t các yêu c u riêng.
Gi ñư c t l thu n gi a l c trên bàn đ p ho c địn đi u khi n v i l c
phanh trên bánh xe có kh năng phanh khi đ ng trong th i gian dài.
2.2. S bi n ñ i h s bám bánh xe v i m t ñư ng trong quá trình phanh
ð ơtơ có th chuy n đ ng đư c thì vùng ti p xúc gi a bánh xe và m t
đư ng ph i có m t h s bám nh t ñ nh. S bám gi a bánh xe v i m t ñư ng
ñư c ñ c trưng b ng h th ng h s bám ϕ . V cơ b n, có th xem h s bám
ϕ tương t như h s ma sát gi a hai v t th cơ h c. Tuy nhiên do m i quan

h truy n ñ ng gi a bánh xe và m t ñư ng là v n ñ r t ph c t p, v a có tính
ch t c a m t ly h p ma sát, v a theo nguyên lý ăn kh p gi a bánh răng thanh răng, vì

đây có s m u bám c a b m t gai l p vào m t ñư ng.

N u h s bám th p thì xe b trư t quay, lúc đó xe khó chuy n đ ng v
phía trư c. H s bám ϕ gi a bánh xe và m t ñư ng ñư c chia thành hai
thành ph n h s bám trong m t ph ng d c, t c là trong m t ph ng chuy n
ñ ng c a ôtô ñư c g i là h s bám d c ϕ x . Ngồi ra cịn h s bám trong
m t ph ng ngang vng góc v i m t ph ng d c và ñư c g i là h s bám
ngang ϕ y .
H s bám ϕ x gi a bánh xe và m t ñư ng là t s gi a l c phanh c c
ñ i PP max trên t i tr ng th ng ñ ng Gb tác d ng lên bánh xe ch ñ ng
ϕx =

Pp
Gb

ϕx =

Ppmax
Gb

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 5


T cơng th c trên ta có th xác đ nh l c phanh c c ñ i sinh ra theo ñi u
ki n bám c a bánh xe ch ñ ng và m t ñư ng.
Pp max = ϕ x max .Gb

2.2.1. Các y u t

nh hư ng ñ n h s bám:

+ Áp su t trong l p xe: Khi tăng áp su t trong l p xe thì h s bám lúc
đ u tăng nhưng sau đó gi m.
+ T c ñ chuy n ñ ng c a bánh xe: Khi tăng t c thì h s bám gi m t
t theo d ng ñư ng cong.
+ T i tr ng th ng ñ ng trên bánh xe: Khi tăng t i tr ng th ng ñ ng thì
h s bám gi m đi m t ít.
+ ð trư t gi a bánh xe ch ñ ng và m t ñư ng:

nh hư ng ñ n áp

su t trong l p, t c ñ chuy n ñ ng, t i tr ng th ng ñ ng càng l n. ð trư t
gi a bánh xe ch ñ ng và m t ñư ng nh hư ng r t nhi u ñ n h s bám, khi
tăng ñ trư t thì h s bám lúc đ u tăng lên nhanh chóng và đ t giá tr c c ñai
trong kho ng ñ trư t 10 ÷ 30%. N u đ trư t ti p t c tăng thì h s bám
gi m, khi ñ trư t b ng 100% (nghĩa là l p b trư t l t hồn tồn đ i v i bánh
xe khi phanh) thì h s bám ϕ x , gi m 20 ÷30% so v i h s bám c c ñ i. Khi
đư ng ư t cịn có th gi m nhi u hơn n a, đ n 50 ÷ 60%.
+ Ngồi h s bám d c ϕ x còn h s bám ngang ϕ y nêu trên nó cũng
ch u nh hư ng c a các y u t trên.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 6


Độ trượt tối ưu

1,0
0,8

Đường bê tông khô

0,6
0,4
0,2

Nhựa ướt
Bê tông
Nhựa

Tuyết

Hình 2-1: ð c tính trư t ng v i các lo i ñư ng khác nhau.
B ng 2-1: Th hi n h s bám c a m t sô lo i ñư ng.
Lo i ñư ng và
tình tr ng m t ñư
g

H s bám ϕ

1.ðư ng nh a, bê tông
- Khơ và s ch

0.7-0.8

-Ư t

0.35-0.45

2. ðư ng đ t
- Pha sét, khô

0.5-0.6

-Ư t

0.2-0.4

3. ðư ng cát
- Khô

0.2-0.3

-Ư t

0.4-0.5

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 7


2.2.2 Hi n tư ng trư t l t c a bánh xe khi phanh
2.2.2.1. L c và moment tác d ng lên bánh xe khi phanh

Hình 2-2: Sơ đ l c và moment tác d ng lên bánh xe khi phanh.
Khi ngư i lái tác d ng vào bàn ñ p phanh thì cơ c u phanh s t o ra
moment phanh Mp nh m hãm bánh xe l i. Lúc đó bánh xe xu t hi n ph n l c
ti p tuy n pp ngư c v i chi u chuy n ñ ng. Ph n l c này g i là ph n l c
phanh
Pp =Mp/rb.
(2-1)
Trong ñó:

+ Mp - moment phanh tác d ng làm hãm bánh xe.
+ Pp - l c phanh tác d ng t i ñi m ti p xúc gi a bánh xe và m t ñư ng,
ph thu c vào kh năng bám c a bánh xe và m t ñư ng cũng như momen
phanh Mp
+ rb - bán kính làm vi c bánh xe.
L c phanh gi i h n b i ñi u ki n bám gi a bánh xe và m t ñư ng
Pϕ = Pp = Z b .ϕ

(2-2)

Trong đó :

Trư ng ð i h c Nơng nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 8


+ Ppmax - l c phanh c c ñ i có th sinh ra t kh năng bám c a bánh xe
v i m t ñư ng.
+ Pϕ - l c bám c a bánh xe v i m t ñư ng.
+ Zb - ph n l c ti p tuy n tác d ng lên bánh xe.
+ ϕ - h s bám c a bánh xe v i m t đư ng.
ði u ki n đ bánh xe khơng b trư t l t : Pp max < Pϕ .
ði u ki n đ xe khơng b trư t quay: Pk max < Pϕ .
Khi phanh thì bánh xe chuy n ñ ng v i gia t c ch m d n, do đó trên
bánh xe s có mơmen quán tính Mjb tác d ng, moment này cùng chi u v i
chuy n ñ ng c a bánh xe; ngồi ra cịn có moment c n lăn Mf tác d ng làm
hãm bánh xe l i. Như v y, trong khi phanh bánh xe, l c hãm t ng c ng là:
Ppo =

M p + M f − M jp
rb

= Pp +

M f − M jb
rb

Trong quá trình phanh ôtô, moment phanh Mp sinh ra

(2-3)
cơ c u phanh

tăng lên, ñ n m t lúc nào ñ y s d n đ n s trư t lê hồn tồn, h s bám
ϕ có gía tr th p nh t. Vì v y, khi bánh xe trư t l t hoàn toàn, l c phanh sinh

ra gi a bánh xe và m t ñư ng là nh nh t, d n t i hi u qu phanh nh nh t.
Không nh ng th , khi bánh xe trư c b trư t lê nó cịn gây m t tính n đ nh
hư ng khi phanh, n u các bánh sau khi phanh b trư t l t s làm m t tính n
đ nh khi phanh.
Do đó đ tránh hi n tư ng trư t l t hồn tồn thì trên ơtơ hi n đa có
g n thêm b ch ng hãm c ng bánh xe khi phanh.
2.2.2.2. Hi n tư ng trư t l t c a bánh xe khi phanh.
Momen phanh do cơ c u phanh c a bánh xe sinh ra, m t ñư ng là nơi
ti p nh n thơng qua đi u ki n l c bám gi a bánh xe và m t ñư ng. Nên l c
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 9


phanh l n nh t b gi i h n b i kh năng bám gi a bánh xe v i m t ñư ng, mà
ñ c trưng là h s bám ϕ , theo m i quan h sau:
Pp max = Pϕ = Z bϕ

(2-4)

V i: Pp max - l c phanh c c đ i có th sinh ra t kh năng bám c a bánh xe v i
m t ñư ng.
Pϕ - l c bám gi a bánh xe v i m t ñư ng.
Z b - ph n l c pháp tuy n tác d ng lên bánh xe.

Như v y, khi phanh g p ( Pp l n ) hay khi phanh trên các lo i đư ng có
h s bám ϕ th p như ñư ng trơn thì ph n Pp dư vư t quá gi i h n trên, do
m t ñư ng khơng có kh năng ti p nh n s làm bánh xe s m b hãm c ng và
trư t l t trên ñư ng. Cũng theo (2-4), th y r ng h s bám ϕ đóng vai trị
quan tr ng trong vi c xác ñ nh ñi u ki n bám gi a bánh xe và m t ñư ng.
Duy trì h s bám cao trong quá trình phanh ñ ñ t giá tr l c phanh c c ñ i là
m c tiêu c n quan tâm ñ i v i h th ng phanh.

Hình 2-3: Tr ng thái lăn c a bánh xe khi có trư t l t.
Ký hi u:

vo - là v n t c lý thuy t c a bánh xe.

v - là v n t c th c c a bánh xe (là v n t c th c c a xe).

vo = ω k .rb

[m/s]

v = ω k .rl

Ta có:

[m/s]

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 10


Trong đó: ω k - v n t c góc c a bánh xe
rb - bán kính tính tốn

rl - bán kính lăn c a bánh xe

[rad/s]
[m]
[m]

Khi v n t c th c t c a bánh xe l n hơn v n t c lý thuy t c a nó s
d n đ n hi n tư ng trư t c a bánh xe khi phanh v i m t v n t c trư t vλ :
v

= v − v

λ

o

ð trư t khi phanh ñư c khái ni m như sau:
λ=−

vλ
v − vo vo
=−

=
−1
v
v
v

(2-5)

tr ng thái trư t l t hoàn toàn, t c khi phanh bánh xe b hãm c ng thì:
ω k = 0, vo = 0, rl → ∞, λ = −1

D u ( - ) ch ñ trư t khi phanh. Th c t , ngư i ta tính đ trư t tương đ i:
λ=

v − vo
100%
v

(2-6)

Khi λ = 100%, bánh xe b hãm c ng và trư t l t hoàn toàn trên b m t
đư ng
2.2.2.3. ð c tính trư t khi phanh
ð trư t bánh xe xác đ nh theo cơng th c sau:
λ=

v − ω b .rb
v

Trong đó :

ω b, λ b - l n lư t là v n t c góc và bán kính tính tốn c a bánh xe
v - t c ñ th c t xe

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 11


Hình 2-4: Sơ đ th hi n s thay đ i h s bám.
T ñ th trên ta th y ϕ xmax ph thu c vào λ o và

λ o= 20-30% thì h

s bám đ t giá tr c c đ i và ϕ y cũng khá cao. Cịn ngồi kho ng trên thì hi u
qu phanh s gi m.
Như v y n u gi quá trình phanh x y ra

đ trư t λ o thì l c phanh s

c c ñ i nghĩa là hi u qu phanh cao nh t ñ m b o ñ

n ñ nh xe khi phanh.

2.3. ðánh giá ch t lư ng phanh
2.3.1 Quãng ñư ng phanh
Xét theo quan ñi m an toàn chuy n đ ng và tính tr c quan thì qng
đư ng phanh là ch tiêu c th nh t, d nh n bi t nh t khi ñánh giá hi u qu
phanh.
Quãng ñư ng phanh ký hi u Sp, là qng đư ng xe chuy n đ ng đư c
tính t th i ñi m ngư i lái xe ñ t chân lên bàn ñ p phanh cho ñ n khi xe d ng
h n l i.
S p = S1 + S 2

Trong đó:
+ S1: là ph n qng đư ng xe ñi ñư c trong kho ng th i gian t khi
ngư i lái tác ñ ng lên bàn ñ p phanh t i khi l c phanh ñ t giá tr c c ñ i.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 12


Kho ng th i gian này bao g m th i gian ch m tác d ng c a h th ng phanh
và th i gian c n thi t ñ tăng l c phanh t không ñ n giá tr c c ñ i.
+ S2: là ph n quãng ñư ng ñi ñư c t th i ñi m l c phanh ñ t giá tr
c c ñ i t i khi xe d ng l i.
+ S2 còn g i là ph n quãng ñư ng phanh v i hi u qu phanh hồn tồn.
Ta có cơng th c đơn gi n tính S2 :
2

V
S2 = 0
2 gϕ

(2-7)

T bi u th c (2-6) ta th y quãng ñư ng phanh S2 ph thu c vào h s
bám ϕ và v n t c chuy n ñ ng c a ơ tơ lúc b t đ u phanh (theo hàm b c hai).
N u sai s khi ño v n t c ban ñ u V0 c a xe là ∆ v thì qng đư ng phanh S2
th c t là:
S =
/
2

(V0 + ∆ v )2

2 gϕ

( 2-8)

So sánh v i S2 ta có:
S / 2 (V0 + ∆ v ) V 2 0 + 2V0 ∆ v + ∆2 v
=
=
2
2
S2
V0
V0
2

(2-9)

B qua vô cùng bé b c cao ∆2 v ta có:
/
V02 + 2V0 ∆ v
∆
S2
=
≈ 1+ 2 v
2
S2
V0
V0

(2-10)

∆ v là sai s tương ñ i trong phép ño v n t c V .
0
V0

Ký hi u ∆ v = δ ⇒
V0

s
s

,
2

= 1 + 2δ

2

Như v y, sai s tương ñ i khi xác ñ nh quãng ñư ng phanh th c t l n
g p hai l n sai s tương ñ i khi ño v n t c c a xe.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 13


Qua phân tích trên ta th y: Tuy thơng s quãng ñư ng phanh là “ch
tiêu c th “ d nh n bi t ñ ñánh giá hi u qu phanh ơ tơ, song nó có như c
đi m là ph thu c vào vi c xác ñ nh v n t c V0 và th i gian ch m tác d ng
khi phanh (S1).
2.3.2 Gia t c ch m d n khi phanh
Thơng gia t c phanh ít ph thu c vào t c ñ chuy n ñ ng c a xe. ði u
này thu n l i cho ta so sánh các k t qu thí nghi m

các ch ñ chuy n ñ ng

khác nhau.
Xét s cân b ng c a các l c tác d ng lên ô tô khi phanh (phương trình
cân b ng l c kéo khi phanh) ta có:
Pk = − Pj + Pf + Pη + Pω + Pi + Pp

(2-11)

Khi phanh l c kéo Pk = 0, phanh trên ñư ng n m ngang, l c c n lên
d c Pi = 0 và th c nghi m ch ng t r ng khi phanh các giá tr l c c n lăn Pf,
l c c n khơng khí Pω , l c c n do ma sát cơ khí Pη có giá tr r t bé so v i l c
phanh Pp . L c phanh Pp chi m ñ n 98% c a t ng các l c có xu hư ng c n s
chuy n ñ ng c a ơ tơ. Vì th có th b qua các l c Pf , Pη , Pω phương trình (211) đư c vi t l i như sau: Pj = Pp
Pj = δ i . j p .

Ga
= Pp
g

N u b qua nh hư ng c a các kh i quay δ i ta có:
jp =

Pϕ .g
Ga

(2-12)

T (2-12) ta th y tr s c a gia t c phanh ph thu c ch y u vào l c phanh tác

d ng lên các bánh xe và tr ng lư ng c a bánh xe Ga .
Khi phanh v i l c phanh l n nh t (phanh g p) và theo ñi u ki n bám ta
có l c phanh c c ñ i là Ppmax = ϕ .Ga
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 14


T (2-4) ta có gia t c phanh c c ñ i là Jpmax = ϕ .g . Như v y gia t c
phanh c c ñ i ph thu c vào h s bám ϕ gi a bánh xe v i m t ñư ng.
Giá tr l n nh t ϕ max = 0,75 ÷ 0,8 trên đư ng nh a t t và gia t c tr ng trư ng
là g = 10 m/s2 do đó gia t c c c đ i có th đ t tr s Jpmax = 7,5 ÷ 8 m/s2.

Hình 2-5: Gi n ñ phanh th c t .
2.3.3 Th i gian phanh
t min =

δi
V
ϕg o

(2-13)

Tr s th i gian phanh ph thu c vào t c ñ c a xe khi phanh V0. Vì
v y khi s d ng ch tiêu này c n ph i xác đ nh đư c chính xác t c ñ V0 c a
xe khi phanh.
M t trong nh ng khó khăn khi xác đ nh th i gian phanh là vi c ñánh
d u th i ñi m cu i cùng c a quá trình phanh (th i đi m d ng xe)
Ngồi ra ta khơng th d a vào các k t qu ño th i gian phanh đ tính
các tr s Sp và Jp m t cách chính xác đư c.
2.3.4. L c phanh trên các bánh xe
Có th căn c vào kích thư c k t c u cơ c u phanh, d n đ ng phanh đ

tính tốn v m t lý thuy t giá tr l c phanh.
Pp =

Mp
rbx

ho c tính theo l c phanh riêng γ p =

Pp
Ga

Trong đó: Pp - L c phanh ô tô.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 15


Mp - Mô men phanh c a các cơ c u phanh.
rbx - Bán kính làm vi c trung bình c a bánh xe.
Ga - Tr ng lư ng toàn b c a ô tô.
Tuy nhiên, k t qu nh n ñư c s sai khác nhi u so v i k t qu đo khi
thí nghi m.
Tr s l c phanh thư ng ñư c xác ñ nh nh các băng th phanh (ki u
quán tính ho c ki u ñ ng l c), khi th nghi m trên băng th chúng ta có th
lo i b đư c các nh hư ng ng u nhiên c a ñi u ki n th i ti t, ñư ng sá.
Như c đi m c a thí nghi m đánh giá hi u qu phanh trên băng th là:
+ Giá tr l c phanh sinh ra

các bánh xe ño b ng cách gián ti p thông

qua l c bám c a l p xe v i b m t t a c a sàn ( băng th ki u quán tính)
ho c b m t ngoài con lăn ( băng th con lăn).

+ ði u ki n ti p xúc gi a bánh xe v i m t t a (m t ngồi con lăn) khơng
hồn tồn gi ng v i ñi u ki n ti p xúc th c t c a bánh xe v i m t ñư ng.
+ T c ñ c a xe khi lăn trên băng th th p 8 – 12 km/h.
2.4. Tính n đ nh hư ng ơtơ khi phanh
Tiêu chu n n đ nh hư ng c a ô tô khi phanh là ñ b o ñ m khi phanh
xe không va ch m vào các xe ñang ch y song song v i nó cùng chi u ho c
ngư c chi u, ho c đâm vào l đư ng. Tính n đ nh hư ng c a ơ tơ khi phanh
đư c đánh giá b ng các thơng s sau.
2.4.1 Góc l ch ơtơ khi phanh
Cu i q trình phanh, ơ tơ có th b quay đi m t góc so v i hư ng chuy n
ñ ng ban ñ u (song song v i tr c X, hình 2-6). S dĩ như v y là do t ng các l c
phanh sinh ra

các bánh xe bên ph i khác v i t ng các l c phanh sinh ra

các

bánh xe bên trái, t o ra mơ men quay vịng cư ng b c M p quanh tr c th ng ñ ng
Z th ng góc v i m t đư ng ñi qua tr ng tâm A c a ô tô.
Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 16


D a vào hình 2-6 có th xác đ nh ñư c góc xoay thân xe β b ng bi u th c:
β=

Mp
2I z

t2

(2-14)

Trong đó:
+ β : Góc l ch khi phanh (góc nghiêng c a tr c d c ô tô sau khi phanh
so v i hư ng chuy n đ ng ban đ u.
+ Mq: Mơ men quay vòng cư ng b c xu t hi n khi phanh do t ng l c
phanh

các bánh xe bên ph i ( Pp. ph = Pp. ph1 + Pp. ph 2 ) khác v i t ng l c phanh

các bánh xe bên trái ( Pp.tr = Pp.tr1 + Pp.tr 2 ).

Hình 2-6: Sơ đ l c tác d ng lên ô tô khi phanh và xe b quay ngang.
V i M q = ( Pp. ph − Pp.tr ).

B
2

+ Iz: Moment qn tính c a ơ tơ đ i v i tr c th ng ñ ng Z th ng góc
v i m t đư ng đi qua tr ng tâm ô tô.
+ t: Th i gian phanh.
+ B: Chi u r ng cơ s c a xe.
2.4.2 Hành lang phanh

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 17


Hành lang phanh là chi u r ng c a lu ng đư ng cho phép, khi phanh ơ
tơ khơng ñư c vư t ra ngoài ph m vi chi u r ng c a lu ng đư ng đó ñ
không va ch m vào các xe ñang chuy n ñ ng song song ho c vào l ñư ng.

2.4.3 H s khơng đ ng đ u l c phanh
H s này ñư c s d ng thu n l i khi th phanh trên b th . H s khơng
đ ng đ u l c phanh Kp đư c xác ñ nh riêng cho t ng tr c ho c cho c ô tô
theo công th c:
Kp =

Pp max − Pp min

(2-15)

Pp max

Trong đó: Ppmax , Ppmin: L c phanh l n nh t và l c phanh nh nh t tác
d ng

các bánh xe

hai phía trên m t tr c ho c

hai phía (ph i và trái) c a

c ô tô.
H s Kp cho phép c a các nhà máy ch t o khi ô tô xu t xư ng (ch
t o ho c s a ch a) không vư t quá 15%.
2.5. nh hư ng d n ñ ng phanh ñ n hi u qu phanh
ð xác ñ nh ñư c quãng ñư ng phanh th c t c n nghiên c u quá trình
phanh qua các ñ th th c nghi m th hi n quan h gi a gia t c phanh Jp v i
th i gian t (cũng là quan h gi a l c phanh Pp v i th i gian t).
Nhi u tác gi b ng các thí nghi m đã có nh n xét là s ph thu c c a
gia t c phanh theo các th i gian có đ c tính g n tuy n tính.

Trư ng ð i h c Nông nghi p Hà N i – Lu n văn th c sĩ k thu t.......... ....... 18