Báo cáo thực hành thí nghiệm ô tô Máy công trình Võ Như Tùng

Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng
LỜI MỞ ĐẦU

Mơn học “Thí nghiệm Ơ tơ và Máy cơng trình” có một vai trị quan trọng trong
ngành Cơ khí Động lực, giúp sinh viên kiểm tra lại lý thuyết mà mình đã được học,
đồng thời hiểu rõ hơn về phương pháp đo các đại lượng vật lý trong lý thuyết ơ tơ.
Điều đó giúp một kỹ sư trong tương lai dễ dàng tiếp cận với các công nghệ mới.
Sau khi học mơn “Thí nghiệm Ơ tơ và Máy cơng trình”, sinh viên sẽ làm bài thực hành
mơn “Thực hành Thí nghiệm Ơ tơ và Máy cơng trình”. Trong bài báo cáo này, nhóm
thực hiện đo đặc tính lực cản chuyển động của xe trên đường bằng phương pháp lăn
trơn và đo lực phanh ô tô trên băng thử. Với bản thân của mỗi thành viên trong nhóm
cịn hạn chế về mặt kiến thức nên bài báo cáo khơng tránh được những sai sót. Rất
mong sự chỉ dạy thêm của thầy.
Sau cùng, em xin chân thành cám ơn thầy Võ Như Tùng đã tận tình hướng dẫn,
giúp đỡ nhiệt tình trong q trình nhóm làm thí nghiệm của môn học này.

Đà Nẵng, ngày 29 tháng 04 năm 2021.
Sinh viện thực hiện

Nhóm 1

SVTH:

Nhóm 1

Trang 1


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

TỔNG QUAN VỀ TRUNG TÂM THÍ NGHIỆM Ơ TƠ VÀ BĂNG THỬ PHANH
Phịng thí nghiệm động cơ và ơ tơ AVL là một trong những phịng thí nghiệm
hiện đại của trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng nói riêng và của cả nước nói chung.
Được đầu tư xây dựng từ năm 2000 và hoàn thành đưa vào sử dụng năm 2003, phịng
thí nghiệm là nơi thực hiện nhiều thí nghiệm, thực nghiệm quan trọng phục vụ cho
công tác giảng dạy, học tập và nghiên cứu của giảng viên và sinh viên khoa Cơ Khí
Giao Thơng.

Hình 1. Trung tâm thí nghiệm động cơ và ôtô tại trường ĐH Bách khoa Đà Nẵng
Trung tâm chuyên nghiên cứu khảo sát, đo đạc các đặc tính của động cơ đốt
trong, đặc tính lực kéo, lực phanh của ô tô, kiểm tra các thông số kỹ thuật của ô tô với
sự hỗ trợ của các trang thiết bị hiện đại như băng thử APA (đo cơng suất động cơ), các
thiết bị đo lường khí thải (AVL DiSmoke 4000 Diesel Tester), đo tiêu hao nhiên liệu
(AVL Fuel Balance 733), băng thử phanh (đo lực phanh bánh xe )…
Băng thử phanh tại Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộc Trường Đại học
Bách khoa Đà Nẵng được lắp đặt bởi hãng AVL (Cộng hòa Áo), được dùng để phục vụ
cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học. Mục đích của băng thử phanh được
SVTH:

Nhóm 1

Trang 2


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

dùng để xác định những thông số của hệ thống phanh (lực phanh, quãng đường phanh,
thời gian phanh,...).
Đối tượng thí nghiệm:
- Xe dùng để thí nghiệm là dùng xe du lịch Mercedes Benz MB140

Hình 2. Xe Mercedes Benz MB140
-

Các thông số kỹ thuật của xe Mercedes Benz MB140:
+ Kiểu động cơ

:

M-161

+ Số xylanh: 4, thứ tự làm việc

:

1-3-4-2

+ Công suất cực đại [kW]/Số vòng quay [v/ph] :

90/5000

+ Momen cực đại [Nm]/Số vịng quay [v/ph]

:

188/3500.

+ Dung tích xylanh [cm3]

:

2,295

+ Tốc độ cực đại [km/h]

:

155

+ Tỉ số truyền của hộp số

SVTH:

: 4,22 – 2,83 – 1,54 – 1,14 – 0,88

+ Tỉ số truyền cầu chủ động

:

4,88

+ Trọng lượng khơng tải [kg]

:

2060

Nhóm 1

Trang 3


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

SVTH:

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

+ Trọng lượng toàn bộ [kg]

:

2300

+ Chiều dài tổng thể [mm]

:

5340

+ Chiều rộng tổng thể [mm]

:

1855

+ Chiều cao tổng thể [mm]

:

2105

+ Chiều dài cơ sở [mm]

:

2680

+ Tải trọng phân bố lên cầu trước/sau [kg]

:

1500/1600

+ Cỡ lốp trước sau

:

195,75/R16.

Nhóm 1

Trang 4

Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT
PHẦN 1:

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

ĐO LỰC CẢN CHUYỂN ĐỘNG
CỦA ÔTÔ MERCEDES BENZ MB140 TRÊN ĐƯỜNG

1.1.

Cơ sở lý thuyết
Momen phanh cần sinh ra được xác định từ điều kiện đảm bảo hiệu quả phanh lớn

nhất, tức là sử dụng hết lực bám để tạo lực phanh. Muốn đảm bảo điều kiện đó lực phanh
sinh ra cần phải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe. Trên hình 1.1
là sơ đồ lực tác dụng lên xe:

Hình 1.1. Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nằm ngang
Các ký hiệu trong công thức tính tốn:
V – Vận tốc chuyển động của ơ tơ;
G – Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ;
Pf1 – Lực cản lăn ở bánh xe bị động;
Pf2 – Lực cản lăn ở bánh xe chủ động;
P – Lực cản khơng khí;
Pj – Lực qn tính của ơ tơ khi chuyển động;
Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu
trước và cầu sau;
Mf1, Mf2 – Momen cản lăn ở bánh xe bị động và chủ động;
a, b – Khoảng cách tính từ trung tâm của ô tô tới tâm bánh xe trước và sau của
ô tô;

L – Chiều dài cơ sở của xe;
SVTH:

Nhóm 1

Trang 5


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Khi ô tô đang chuyển động với một vận tốc ban đầu, nếu ta cắt lý hợp thì ơ tô
chịu tác dụng của các lực:
-

Lực cản lăn;
Lực cản không khí;
Lực qn tính của ơ tơ;

Theo lý thuyết ơ tơ:
Fk = G.f.cosα

+ k.A.V2 ± . i ± G.sinα

(1.1)

Trong đó:
Fk – Lực kéo tiếp tuyến sinh ra tại bánh xe chủ động;
α – Độ dốc của mặt đường;

f – Hệ số cản lăn;
k – Hệ số cản khơng khí;
A – Diện tích cản chính diện của ơ tơ;
V – Vận tốc chuyển động tương đối của ô tô trong môi trường khơng khí;
g – Gia tốc trọng trường của xe, g = 9,81 [m/s2];

i – Hệ số xét đến khối lượng chuyển đổi quay của động cơ và hệ thống
truyền lực, thông thường δi = 1,00  1.05;
– Gia tốc tịnh tiến của ô tô [m/s2];
Xét trường hợp ô tô chuyển động trên đường ngang, lúc này ta có phương trình
chuyển động của ô tô như sau:
(1.2)
Khi ta gia tốc cho ô tô tăng tốc Vmax thì phương trình sẽ thành:
(1.3)
Khi gia tốc Vmax, ta cắt nhiên liệu (thả chân ga), gạt cần số về N, cho xe chuyển
động chậm dần lăn trơn trên đường từ đó Fk = 0. Ta có phương trình:
(1.4)
Cho δi = 1 ta viết lại phương trình lăn trơn chuyển động chậm dần:
(1.5)

SVTH:

Nhóm 1

Trang 6


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Vậy lực qn tính chuyển động chậm dần ln luôn đồng nhất với lực cản
chuyển động của ô tô với bất kì tốc độ nào:
(1.6)
Ta có phương trình tổng quát của hệ số cản lăn f:
(1.7)
Thế vào phương trình ta được:

Đặt: ta được:


(1.8)

Trong đó
– Lực cản lăn khơng phụ thuộc vào tốc độ;
– Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc nhất với V;
– Hệ số cản lăn phụ thuộc bậc hai với V;
Thay vì đó lực cản chuyển động cơ bản với ơ tơ ta có thể đo lực cản chuyển
động chậm dần khi lăn trơn trên đường bằng cách đơn giản đo tốc độ vận tốc ô tô theo
thời gian lăn trơn.
1.2.
Mơ tả phương pháp và trình tự đo
1.2.1. Phương pháp đo
Xác định tải trọng toàn bộ của ô tô.
Cho xe gia tốc đến một vận tốc (V) nào đó ta ngừng cung cấp nhiên liệu, cắt
ly hợp và cho xe lăn trơn trên đường và khi đó xe chuyển động chậm dần đều. Phương
pháp là đo biến thiên tốc độ theo thời gian.
Dùng đồng hồ đếm thời gian thay đổi theo tốc độ của ô tô ta lập được bảng số
liệu như sau:

SVTH:

t

V

j

Fj

t1

V1

j1

Fj1

t2

V2

j2

Fj2

t3

V2

j3

Fj3

…

…

…

…

Nhóm 1

Trang 7


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT
tn

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Vn

Jn

Fjn

Vẽ đồ thị biểu diễn quan hệ thay đổi giữa vận tốc V theo thời gian khi xe
chuyển động chậm dần.

Dùng phương pháp xấp xỉ bình phương cực tiểu để tìm được hàm V(t), bậc của
hàm xấp xỉ có sai số trung bình phương nhỏ hơn cảm biến.
Ta có được đồ thị sau:

Hình 1.2. Đồ thị biểu diễn vận tốc chuyển động của xe theo thời gian
và hàm xấp xỉ tương ứng
Lấy đạo hàm dV/dt của đa thức V(t) ta được:
(1.9)
Tính dV/dt theo t ta tìm được j.
Từ đó ta tính được Fj và ta tìm được giá trị Fc. Tiếp tục xấp xỉ hàm bậc 2 hàm Fc
theo V.

Hình 1.3. Đồ thị biểu diễn quan hệ vận tốc theo lực cản tổng cộng của đường

SVTH:

Nhóm 1

Trang 8


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

và xấp xỉ bậc hai hàm Fc theoV
Fc = Pf + Pw = F0 + F1.V + F2.V2

(1.10)

Các hệ số trên tương ứng với các hệ số f0, và hệ số K khi xe chạy trên đường tốt:
Fc = G(a + b.V) + k.A.V2

(1.11)

Từ đó ta tìm được các hệ số cản lăn và hệ số cản khơng khí.
1.2.2. Trình tự thí nghiệm
Xe làm thí nghiệm: Mercedes benz MB140D, 16 chỗ ngồi, tự trọng 2100 [KG],
công suất động cơ: 90 [kW[, số vịng quay: 5000 [vịng/phút].

Hình 1.3. Mecedes Benz MB140
(Số lượng người trên xe là 12 sinh viên lên xe và thầy hướng dẫn làm thí nghiệm)
SVTH:

Nhóm 1

Trang 9


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

+ Bắt đầu di chuyển đến địa điểm làm thí nghiệm;
+ Chuẩn bị đồng hồ bầm giờ và quan sát đồng hồ táp lô báo tốc độ ô tô;
+ Cho xe chạy với tốc độ quá 60 [km/h] thì bắt đầu nhả bàn đạp ga, đạp bàn đạp
ly hợp nhằm ngắt ly hợp và cho xe lăn trơn trên mặt đường thẳng;
+ Khi kim đồng hồ báo tốc độ chỉ 60 [km/h] thì bắt đầu bấm đồng hồ, ứng với
vị trí này ta có thời gian t = 0. Khi tốc độ của ơ tơ giảm cịn 55[km/h] thì ta tiếp tục
bấm đồng hồ tính giây để xác định t. Và cứ làm cho đến khi tốc độ của ơ tơ giảm cịn

20[km/h], tức là ta có tính t tương ứng với V = 5km/h. Sau đó ta ghi tất cả các kết
quả đo lại. Ta thực hiện quá trình như vậy 4 lần và kết thúc quá trình đo. Thực hiện
xong quá trình đo cho xe trở về xưởng, thí nghiệm lý số liệu đã hồn tất.
1.3.

Kết quả đo và xử lý kết quả
Với phương pháp thử nghiệm trên, ta có kết quả đo diễn biến tốc độ lăn trơn

V[km/h] theo thời gian thực t[s] được cho trên bảng 1.1 như sau:
Bảng 1.1: Kết quả đo diễn biến tốc độ lăn trơn V[km/h] theo thời gian t[s],
TT

V [km/h]

1
2
3
4
5
6
7
8
9

60
55
50
45
40
35

30
25
20

SVTH:

Nhóm 1

Lần 1
0
6.06
13.28
21.98
30.74
41.13
52.28
64.09
77.19

Thời gian mỗi lần đo [s]
Lần 2
Lần 3
0
0
6.32
6.78
14.3
15.27
22.78
23.84

31.37
32.8
41.39
42.89
52.18
53.47
54.1
67.11
79.06
82.27

Trang 10

Lần 4
0
6.99
14.87
24.74
35.43
47.12
60.61
77.65
95.62


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Bảng 1.2: Kết quả chuyển đổi tốc độ lăn trơn V[m/s] theo thời gian t [s]

V

TT

V[m/s]

[km/h]
60
55
50
45
40
35
30
25
20

1
2
3
4
5
6
7
8
9

16.67
15.28
13.89

12.50
11.11
9.72
8.33
6.94
5.56

Thời gian mỗi lần đo [s]
Lần 1
Lần 2
Lần 3
Lần 4
0
0
0
0
6.06
6.32
6.78
6.99
13.28
14.3
15.27
14.87
21.98
22.78
23.84
24.74
30.74
31.37

32.8
35.43
41.13
41.39
42.89
47.12
52.28
52.18
53.47
60.61
64.09
54.1
67.11
77.65
77.19
79.06
82.27
95.62

tTB [s]
0.00
6.54
14.43
23.34
32.59
43.13
54.64
65.74
83.54

Đồ thị V = f(t)
18.00

Tốc độ xe V [m/s]

16.00
14.00

f(x) = - 0x^3 + 0x^2 - 0.19x + 16.59
R² = 1

12.00
10.00
8.00
6.00
4.00
2.00
0.00
0.00

10.00

20.00

30.00

V

40.00

50.00

60.00

70.00

80.00

Thời gian t [s]
Polynomial (V)

Sử dụng công cụ phần mềm Ms. Excel để vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ thuộc

tốc độ

V[m/s] lăn trơn theo thời gian t[s]:
Hình 1.4. Diễn biến tốc độ xe Mercedes Benz MB140 ở chế độ lăn trơn
Sử dụng phương pháp tính trong kỹ thuật, nhờ cơng cụ Add TrendLine trong
Ms. Excel, ta có hàm xấp xỉ V = f(t) được xác định bởi đa thức đại số bậc ba như sau:
V = a0 + a1.t + a2.t2 + a3.t3

(1.12)

Trong đó: a1, a2, a3 là các hằng số xấp xỉ thực nghiệm; với kết quả xử lý theo
phương pháp xấp xỉ hàm ta có:
SVTH:

Nhóm 1

Trang 11

90.00


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT
ao = 16,59;

a1 = -0,1946;

GVHD: Th.S Võ Như Tùng
a2 = 0,0008 ;

a3 = -10-6

Lấy đạo hàm bậc nhất phương trình (1.12) với số liệu trên ta có:
(1.13)
Lần lượt thay các giá trị thời gian t, ứng với các điểm đo ở bảng 1.2, ta có giá trị
đạo hàm tốc độ theo thời gian tương ứng được cho ở bảng 1.3.
Tiếp tục tính giá trị lực quán tính chuyển động chậm dần khi xe lăn trơn:
(1.14)
Trong đó:
-

m – Khối lượng xe và người trên xe khi tiến hành thí nghiệm [kg], đối với khối

-

lượng tồn tải của xe ơ tơ du lịch (Mercedes Benz MB140) thí nghiệm;
m = 2750 [kg]
δi – Hệ số xét đến ảnh hưởng của khối lượng chuyển động quay trong hệ thống

truyền lực đến lực quán tính Fj, khi xe lăn trơn có thể lấy δ1 = 1,00  1,05.
Chọn δ1 = 1,03.

Bảng 1.3: Kết quả tính đạo hàm tốc độ theo thời gian cho bởi cơng thức (1.13)
và tính giá trị Fj (1.14)
V [km/h]
60
55
50
45
40
35
30
25
20

V [m/s]
16.67
15.28
13.89
12.50
11.11
9.72
8.33
6.94
5.56

t [s]
0.00
6.54

14.43
23.34
32.59
43.13
54.64
65.74
83.54

dv/dt
-0.195
-0.184
-0.172
-0.159
-0.146
-0.131
-0.116
-0.102
-0.082

Fj [N]
551.20
521.94
487.58
450.08
412.55
371.54
328.96
290.00
231.92

Theo lý thuyết xe lăn trơn, lực quán tính chuyển động chậm dần Fj chính bằng
lực cản chuyển động cơ bản của xe – kí hiệu Fc (bao gồm lực cản lăn và lực cản
khơng khí), tức là ta có:
(1.15)
Trong đó:
SVTH:

Nhóm 1

Trang 12


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

G – là trọng lượng toàn bộ xe thử nghiệm [N];
f – là hệ số cản lăn;
k – là hệ số cản khơng khí [Ns2/m4];
A – là diện tích cản chính diện của xe [m2].
Cuối cùng có bảng dữ liệu lực cản Fc biến thiên theo tốc độ của xe được cho
như trên bảng 1.4:
Bảng 1.4: Kết quả diễn biến lực cản Fc theo theo tốc độ xe V
V [m/s]
16.67
15.28
13.89
12.50
11.11
9.72

8.33
6.94
5.56

Fc [N]
551.20
521.94
487.58
450.08
412.55
371.54
328.96
290.00
231.92

Tiếp tục sử dụng công cụ phần mềm Ms. Excel để vẽ đồ thị biểu diễn sự phụ
thuộc của lực cản Fc biến thiên theo tốc độ V [m/s] được cho trên hình 1.4 như sau:
Đồ thị Fc = f(V)
Lực cản chuyển động Fc [N]

600.00
500.00

f(x) = - 0.64x^2 + 42.63x + 18.54
R² = 1

400.00
300.00
200.00
100.00

0.00
4.00

6.00

8.00

FC

10.00

12.00

14.00

16.00

Tốc độ xe V [m/s]
Polynomial (FC)

Hình 1.5. Đặc tính lực cản tổng cộng xe Mercedes Benz MB140
SVTH:

Nhóm 1

Trang 13

18.00

Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Sử dụng phương pháp tính trong kỹ thuật nhờ công cụ Add TrendLine trong
Ms. Excel một lần nữa, sẽ có hàm xấp xỉ Fc = f(V) được xác định bởi đa thức đại số
bậc hai như sau:
Fc = F0 + F1.V + F2.V2

(1.16)

Trong đó:
F0 – là lực cản lăn không phụ thuộc tốc độ [N];
F1 – là lực cản lăn phụ thuộc bậc nhất với tốc độ [Ns/m];
F2 – là lực cản lăn và lực cản khơng khí phụ thuộc bậc hai với tốc độ [Ns2/m2];
Với kết quả xử lý theo phương pháp xấp xỉ hàm như trên hình 1.4, ta có:
F2 = 0,6394 [Ns2/m2];

F0 = 18,54 [N]; F1 = 42,634 [Ns/m];

(1.17)

Với kết quả như ở (1.17), cho thấy hệ số lực cản lăn phụ thuộc bậc nhất với tốc
độ F1 khác khơng (F1 ≠ 0), nên phương trình lực cản lăn có thể áp dụng dạng bậc nhất
theo tốc độ. Khi đó phương trình lực cản cơ bản bao gồm lực cản lăn và lực cản khơng
khí ở (1.16) có thể được viết lại như sau:
(1.18)
Đồng nhất hai phương trình (1.16) và (1.18) ta được:
F0 = Ga.a

suy ra :

a = 0,00068 [-];

F1 = Ga.b

suy ra :

b = 0,00158 [s/m];

F2 = k.A

suy ra :

k = 0,205 [Ns2/m4];

(1.19)

Với: Diện tích cản chính diện của ơ tơ, A = .B.H = 0,8.1,855.2,105 = 3,124 [m2];
Trọng lượng xe và người trên xe khi tiến hành thí nghiệm;
Ga = 2750.9,81 = 26977,5 [N]
So sánh với số liệu kinh nghiệm về các hệ số cản lăn kinh nghiệm cũng như hệ
số cản khơng khí theo giáo trình [3] với:
a = (0,01143  0,02500) [-];
b = (0  0,000357) [s/m];
k = 0,15 [Ns2/m4]  0,35[Ns2/m4],
So sánh với lý thuyết thì các thơng số tìm được có sự chênh lệch do điều kiện
khách quan trong quá trình tiến hành thí nghiệm:


Mặt đường tốt, đang xuống dốc (độ dốc nhỏ).

SVTH:

Nhóm 1

Trang 14


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

1.4.

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Đo trong điều kiện chiều chuyển động của ô tơ với gió lớn.
Đánh giá kết quả
Kết quả thí nghiệm được có sai số nhiều so với lý thuyết, bởi vì có rất nhiều yếu

tố thực tế thí nghiệm và phương pháp xử lý số liệu ảnh hưởng đến kết quả đo.
Lực cản tổng cộng của ô tô trên đường phụ thuộc vào các lực cản chuyển động
của ô tô. Tất cả các yếu tố ảnh hưởng đến các lực cản chuyển động của ô tô sẽ ảnh
hưởng đến lực cản tổng cộng của ô tô.
Vận tốc ô tô càng lớn thì lực cản càng lớn do hệ số cản khí động tăng.
Thực tế thì các hệ số ln tồn tại dao động xung quanh các giá trị lí thuyết, bởi
vì thí nghiệm thực tế ln tồn tại các biến động nhỏ tác động đến q trình thí nghiệm.
Qua bài thí nghiệm chúng ta cũng hiểu rõ hơn về các công cản mà chúng ta đã
được học và các bước tiến hành làm thí nghiệm cũng như cách xử lí số liệu.
Lực cản lăn ảnh hưởng rất lớn với đến sự chuyển động của ô tô, nếu quá lớn sẽ
làm tiêu hao công suất của động cơ nên xu hướng thiết kế ô tô lúc nào cũng yêu cầu

lực cản là nhỏ nhất để có thể tận dụng tối đa công suất động cơ.
Về cách đo: Việc đo lực quán tính chuyển động dần khi xe lăn trơn trên đường
với (α = 0). Nhờ phương pháp xấp xỉ trên trong Ms. Excel mà ta có thế đưa ra được
các đường đặc tính trong suốt qua trình thí nghiệm và xử lý số liệu.
PHẦN 2:
2.1.

ĐO LỰC PHANH Ơ TƠ

Mục đích
Đo lực phanh của các bánh trên cùng một cầu để từ đó có thể nhận xét về sự sai

lệch lực phanh giữa các bánh. Từ đó có cơ sở cho việc điều chỉnh vì rằng nếu lực
phanh hai bên mất cân bằng lớn sẽ gây cho xe dễ bị không ổn định, quay đầu xe khi
phanh.
2.2.

Cơ sở lý thuyết.

SVTH:

Nhóm 1

Trang 15


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng
Các lực

tác

dụng

lên

ơ tơ khi
phanh
trên
đường
nằm
ngang.

Hình 2.1. Các lực tác dụng lên ơ tơ khi phanh trên đường nằm ngang
Trong đó:
V – Vận tốc chuyển động của ô tô;
G – Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ;
Pf1 – Lực cản lăn ở bánh xe bị động;
Pf2 – Lực cản lăn ở bánh xe chủ động;
Pp1, Pp2 – Lực phanh tác dụng lên bánh xe trước và bánh xe sau;
Pω – Lực cản khơng khí;
Pj – Lực qn tính của ơ tơ khi chuyển động;
Z1, Z2 – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh xe ở cầu
trước và cầu sau;
Mf1, Mf2 – Mô men cản lăn ở bánh xe bị động và chủ động;

SVTH:

Nhóm 1

Trang 16


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

a, b – Khoảng cách tính từ trọng tâm của ô tô tới tâm bánh xe trước và sau của
ô tô;
L – Chiều dài cơ sở của xe.
Theo lý thut ơ tơ: Phương trình chuyển động của ơ tơ:
(2.1)
Trong đó:
Pk – Lực kéo tiếp tuyến phát ra ở bánh xe chủ động;
Pω – Lực cản khơng khí;
Pj – Lực cản quán tính;
Pi – Lực cản dốc;
Pf , Pf2 – Lực cản lăn của cầu trước và cầu sau;
Pψ - lực cản tổng cộng của đường.

(2.2)

Từ (2.1) và (2.2) suy ra phương trình chuyển động của ơ tơ:
(2.3)
Khi xe chuyển động đều (α=0) khi đó phương trình chuyển đơng đều là:
(2.4)
 Để thực hiện quá trình phanh người lái thực hiện các thao tác sau:
+ Cắt nhiên liệu (nhả chân ga).
+ Cắt ly hợp, Fk = 0 [N]

 Đạp phanh để tạo hình thành lực phanh ở bánh xe trước Pp1, lực phanh ở bánh xe
sau Pp2 và lực quán tính Pj.
Phương trình chuyển động khi phanh:
(2.5)
= G.f + k.A.V2 + (Z1.φ + Z2.φ)
= G.f + k.A.V2 + φ .(Z1 + Z2)
= G.f + k.A.V2 + φ.G

(2.6)

Suy ra
Trong đó:

(2.7)
 – Hệ số bám;
k – Hệ số cản khơng khí;

SVTH:

Nhóm 1

Trang 17


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh:
 Gia tốc phanh chậm dần:

Ta chia phương trình (2.7) cho G, ta có:
(2.8)
Hay




(2.9)
Jp đạt giá trị max khi V = 0
(2.10)
(2.11)

Suy ra:
(2.12)
 Độ lệch phanh bên trái và bên phải:
(TCVN)
 Thời gian phanh (tp):

(2.13)

Ta có:
(2.14)
Thời gian phanh nhỏ nhất được xác định:
(2.15)
v1 – vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh.
Khi ô tô dừng hẳn thì v2 = 0, do đó:
(2.16)
 Qng đường phanh (Sp):
Nhân hai vế (2.14) với dS ta có:
hay

(2.17)

Quãng đường phanh nhỏ nhất sẽ là:
(2.18)
Khi ơ tơ dừng hẳn thì v2 = 0, do đó:
(2.19)
 Lực phanh (Pp) và lực phanh riêng (Pr):
Lực phanh sinh ra ở các bánh xe được xác định:
(2.20)
Trong đó:
Mp – Moment phanh của các cơ cấu phanh;
SVTH:

Nhóm 1

Trang 18


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Rbx – Bán kính làm việc trung bình của bánh xe.
Lực phanh riêng ở các bánh xe được xác định:
(2.21)
Lực phanh riêng đạt giá trị lớn nhất khi Ppmax:
Khi đó:
(2.22)
 Ru lơ được nối với máy điện (stato quay và được khống chế lại nhờ cảm biến lực):

(2.23)


(2.24)

 Cách đo lực phanh:

Hình 2.2. Tạo và đo lực phanh
(2.25)
(2.26)


(2.27)

Trong đó:
Mđt – Mômen điện từ của máy điện;
L – Cánh tay đòn của cảm biến;
Pcb – Lực đo được bằng cảm biến;
ibt – Tỷ số truyền tính từ ru lơ đến máy điện.

SVTH:

Nhóm 1

Trang 19


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh thì chỉ tiêu quãng
đường phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất, vì quãng đường phanh
cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ
phải xử lý để khỏi xảy ra tai nạn khi người lái phanh ở tốc độ ban đầu nào đó.
Tuy nhiên bốn chỉ tiêu trên đều có giá trị như nhau do đó khi đánh giá chất
lượng phanh chỉ cần đúng một trong bốn chỉ tiêu nêu trên.
Đối với nội dung của bài thí nghiệm ta chỉ quan tâm đến chỉ tiêu lực phanh và
lực phanh riêng.
 Như đã phân tích ở trên thì Pr đạt giá trị cực đại là: Prmax = φmax về mặt lý
thuyết thì φmax = 0,85 tuy nhiên trong thực tế thì:
+ φr = 0,85 đối với xe có trang bị ABS;
+ φr = 0,6 đối với xe không trang bị ABS.
Theo quy định ở nước ta thì φr của tất cả các bánh xe phải thỏa mãn: φr ≥ 0,5.
Cần chú ý rằng trong một số trường hợp mặc dù φr ≥ 0,5 nhưng lại khơng đảm bảo
điều kiện nêu trên vì khi lực phanh riêng trên mỗi bánh xe quá lệch nhau nên khi
phanh sẽ khơng đảm bảo tính ổn định của ôtô. Xuất phát từ yếu cầu đó người ta đưa ra
thêm chỉ tiêu phụ đế đánh giá độ sai lệch giữa lực phanh của các bánh xe trên cùng
một cầu của ôtô: KL theo tiêu chuẩn Việt Nam
(TCVN)
2.3.

Phương pháp đo
Dùng băng thử tại trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô trường Đại học Bách

Khoa Đà Nẵng để đo lực phanh và trọng lượng.
2.3.1. Giới thiệu thiết bị thực nghiệm
2.3.1.1. Băng thử phanh
Băng thử phanh tại Trung tâm thí nghiệm động cơ và ô tô thuộc Trường Đại học
Bách khoa Đà Nẵng được lắp đặt bởi hãng AVL (Cộng hịa Áo), được dùng để phục vụ

cho cơng tác giảng dạy Đại học và sau đại học. Mục đích của băng thử phanh được
dùng để xác định những thông số của hệ thống phanh (lực phanh, quãng đường phanh,
thời gian phanh,...). Thông số kỹ thuật cơ bản của băng thử phanh như sau:


Tải trọng trục lớn nhất lên băng thử

SVTH:

Nhóm 1

Trang 20

15 [tấn]


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT











GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Chiều rộng kiểm tra nhỏ nhất
Chiều rộng kiểm tra lớn nhất
Phạm vi hiển thị trên đồng hồ
Đường kính con lăn
Khoảng cách 2 con lăn tính từ tâm con lăn
Vận tốc con lăn khi kiểm tra
Công suất dẫn động con lăn băng thử
Điện áp
Trọng lượng băng thử
Trọng lượng bảng điều khiển và hiển thị

600 [mm]
2800 [mm]
0  6/0  30[kN]
190 [mm]
445 [mm]
2  3 [km/h]
2x11 [kW]
400 [V], 3 pha
1100 [kg]
65 [kg]

Nguyên lý hoạt động:
Cho các bánh xe trên cùng một cầu đi vào con lăn trên băng thử phanh, thông
qua remote điều khiển, động cơ tích hợp hộp giảm tốc sẽ làm quay con lăn. Khi tốc độ
quay của con lăn ổn định, ta tiến hành đạp phanh từ từ cho đến hết bàn đạp phanh.
Moment phanh sẽ làm dịch chuyển địn tác dụng vào cảm biến, lúc đó đồng hồ sẽ cho
biết kết quả giá trị lực phanh của từng bánh xe trên màn hình hiển thị.
2.3.1.2. Thiết bị kiểm tra trượt ngang
Thiết bị kiểm tra trượt ngang tại Trung tâm thí nghiệm động cơ và ơ tơ thuộc

Trường Đại học Bách khoa Đà Nẵng là thiết bị được sản suất bởi hãng AHS
Prüftechnik, dùng để phục vụ cho công tác giảng dạy Đại học và sau đại học. Mục
đích của thiết bị dùng để đo độ trượt theo phương ngang của xe, qua đó đánh giá độ
chụm hay độ dỗng của bánh xe dẫn hướng. Thơng số kỹ thuật của thiết bị đo độ trượt
ngang bánh xe:







Tải trọng trục lớn nhất lên bệ thử
Chiều dài của bệ thử
Chiều rộng của bệ thử
Chiều cao bệ thử
Trọng lượng bệ thử
Đơn vị đo

SVTH:

Nhóm 1

15 [tấn]
1000 [mm]
600 [mm]
55 [mm]
80 [kg]
m/km

Trang 21


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

SVTH:

Nhóm 1

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Trang 22


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Hình 2.3. Bệ đo độ trượt ngang của bánh xe dẫn hướng
1- Bi trụ; 2- Cảm biến; 3- Lò xo trụ hồi vị; 4- Lò xo định vị bi;
5- Mặt đáy; 6- Mặt trượt

Nguyên lý hoạt động:
Cho xe đi qua bệ đo với vận tốc 4  5km/h. Bệ trượt sẽ trượt qua trái hoặc phải
tùy thuộc vào độ chụm của bánh xe dẫn hướng. Khi mặt trượt bị đẩy sang trái hoặc
phải sẽ làm cho ống trượt liên kết với bàn trượt, trượt sang trái hoặc phải kéo cảm biển
dịch chuyển sang trái (hay phải) làm thay đổi giá trị của cảm biến. Sự thay đổi này
được khuếch đại và truyền lên bộ xử lý và hiển thị lên đồng hồ (đơn vị m/km). Khi hết
tác động lò xo hồi vị đẩy mặt trượt về vị trí chính giữa và thanh trượt của cảm biến
cũng sẽ nằm chính giữa của cảm biến, vị trí mà thiết bị xác lập là điểm 0 trong thang

đo.
2.3.2. Giới thiệu chi tiết cấu tạo và nguyên lý hoạt động các bộ phận của băng thử
2.3.2.1. Động cơ điện
Động cơ điện được lắp cho băng thử phanh là loại động cơ có cơng suất lớn,
khơng đồng bộ ba pha. Động cơ có khả năng quá tải ngắn hạn lớn, làm việc tốt trong
điều kiện thoát nhiệt kém, độ ẩm lớn (do phải bố trí trong hầm kín).
Thơng số cơ bản:
 Cơng suất động cơ
 Điện áp
 Số vòng quay định mức
2.3.2.2. Bộ truyền xích

11 [kW]
400/690 [V]
1440 [vịng/phút]

Cấu tạo bệ thử gồm có hai bộ truyền xích. Một bộ truyền từ động cơ điện đến
con lăn chủ động, một bộ truyền xích giữa hai con lăn. Cả hai bộ truyền xích đều sử
dụng một chủng loại xích ống con lăn.

SVTH:

Nhóm 1

Trang 23


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Hình 2.4. Bộ truyền xích giữa hai con lăn
2.3.2.3. Con lăn chủ động và con lăn bị động
Con lăn là chi tiết quan trọng trong băng thử phanh. Nó có nhiệm vị truyền
nguồn lực từ nguồn dẫn động đến bánh xe thơng qua lực bám. Hai con lăn có kích
thước như nhau và các trục con lăn được bố trí cùng chiều cao so với đáy bệ thử.
Con lăn sau là con lăn chủ động, con lăn trước là con lăn bị động. Con lăn sau
là chủ động với mục đích tăng lực bám giữa con lăn và bánh xe, do dưới tác dụng của
lực phanh trọng tâm của trục có xu hướng bị đẩy về phía sau làm tăng áp lực lên bề
mặt con lăn sau.

SVTH:

Nhóm 1

Trang 24


Thực hành Thí nghiệm ơ tơ – MCT

GVHD: Th.S Võ Như Tùng

Hình 2.5. Con lăn chủ động và con lăn bị động
1- Con lăn bị động; 2; Con lăn chủ động
2.3.2.4. Hộp giảm tốc
Theo tài liệu AVL, hộp giảm tốc được lắp trên băng thử là hộp giảm tốc hai cấp
khai triển có sơ đồ động như hình 2.6. Động cơ điện dẫn động trực tiếp trục sơ cấp,
qua trục trung gian rồi đến trục thứ cấp, trục thứ cấp giảm tốc được nối tiếp với bộ
truyền xích đến băng tải.
Các bộ truyền bánh răng trong hộp giảm tốc được chọn là bộ truyền bánh răng

trụ răng chữ V. Loại bộ truyền bánh răng trụ răng chữ V có khả năng truyền tải lớn hơn
bộ truyền bánh răng trụ thẳng cùng kích thước từ 1,2  1,3 lần, sự truyền tải cũng đảm
bảo tính êm dịu, giảm va đập nhờ có hệ số trùng khớp lớn hơn 1. Sử dụng bánh răng
trụ răng chữ V ta hạn chế được lực dọc trục.

SVTH:

Nhóm 1

Trang 25