Nghiên cứu ảnh hởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh Banzai TS. nguyễn văn bang Bộ môn Cơ khí ôtô Khoa Cơ khí - Trờng ĐH GTVT KS. nguyễn hữu trí Cục Đăng kiểm Việt Nam Tóm tắt: Bi báo trình by động lực học phanh ôtô trên bệ thử phanh loại lực BANZAI (Nhật Bản) từ đó nghiên cứu ảnh hởng của bán kính bánh xe v hệ số bám đến kết quả đo lực phanh. ý nghĩa thực tiễn của vấn đề l đề xuất các biện pháp nhằm nâng cao độ ổn định v độ tin cậy của kết quả đo lực phanh khi kiểm định an ton kỹ thuật v bảo vệ môi trờng đối với ôtô. Summary: The article presents dynamic of automobile breaks on break tester (BANZAI, Japan) on the base of which the influence of wheel - radius and the coefficient of friction of roller on breaking force is studied. The practical aspect of the study is to put forward the measures to raise the stability and reliability of the result of measuring breaking force when motor vehicle is inspected. i. đặt vấn đề Bệ thử phanh BANZAI là bệ thử phanh loại lực, do hãng BANZAI (Nhật Bản) sản xuất, hiện nay đợc sử dụng tại một số trung tâm đăng kiểm xe cơ giới và các cơ sở bảo dỡng sửa chữa ở nớc ta. Bệ thử phanh BANZAI có nhiều loại, đợc phân loại tuỳ theo kết cấu, đờng kính con lăn, khoảng cách giữa hai con lăn và khă năng đo. Bệ thử hoạt động theo nguyên tắc đo lực phanh tại bánh xe ô tô bằng các biến trở, giá trị đo hiển thị trên đồng hồ. Mỗi phía của bệ có hai con lăn bằng thép đờng kính bằng nhau, bố trí đối xứng trong mặt phẳng ngang. Bệ có u điểm kết cấu đơn giản, có độ bền cao, dễ bảo dỡng, sử dụng. Kết quả đo lực phanh của bánh xe chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố nh: Hệ số bám của bệ; đờng kính làm việc của bánh xe; tình trạng lốp xe; vị trí của ô tô trên bệ thử phanh v.v Những nghiên cứu dới đây trình bầy ảnh hởng của một số yếu tố đến kết quả kiểm tra phanh trên bệ. ii. ảnh hởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh BANZAI 1. Lực và mô men tác dụng lên ô tô khi phanh trên bệ Z 1 M P1 bx M P2 X t P 1 Q 1 P 2 Q 2 h g a G.cos G.sin G Hình 1. Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô khi thử phanh trên bệ BANZAI Trên bệ thử phanh BANZAI khi phanh bằng hệ thống phanh chính ô tô sẽ chịu tác dụng của những lực sau đây (xem hình 1): G: Trọng lợng ô tô; a,b,h g : Tọa độ trọng tâm ô tô; L: Chiều dài cơ sở; Q 1 và Q 2 : Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe tại điểm tiếp xúc với hai con lăn; P 1 và P 2 : Phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe tại điểm tiếp xúc với hai con lăn; X t : Lực phanh trên cầu trớc; Z 1 : Phản lực pháp tuyến tác dụng lên cầu trớc; : Góc nghiêng dọc của ô tô khi phanh trên bệ. Tách riêng bánh xe cầu sau ta có sơ đồ các lực và mô men tác dụng lên bánh xe nh hình 2. Hình 2. Sơ đồ lực mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh trên bệ Trong đó: Z 2 : Trọng lợng đặt lên bánh xe; M P : Mô men phanh do cơ cấu phanh sinh ra; 1 và 2 : Hệ số bám tơng ứng của con lăn trớc và con lăn sau với bánh xe; R cl : Bán kính con lăn; R bx : Bán kính làm việc của bánh xe; l: Khoảng cách tâm con lăn; Phơng trình hình chiếu các lực trên hệ trục xoy của hình 2 nh sau: 0cosPsinQcosP sinQcosXsinZ 221 122 =+ + (1) 0sinPcosQsinP cosQsinXcosZ 221 122 =+ + (2) P1 = Q1. 1 (3) P2 = Q2. 2 (4) Trong đó: Các góc và xác định theo hình 3 khi bỏ qua biến dạng của lốp tại điểm tiếp xúc với con lăn. L H l R cl R bx Z 2 X 2 cl 1 P 1 bx R bx x h R cl 1 M P P 2 Q 1 Q 2 Hình 3. Vị trí ôtô trên bệ thử BANZAI Ta có: ) R R 2( l Sin bxcl + = 2 bxcl 2 )RR(4 l 1Cos + = ; 2 bx cl 2 bxcl )RR(4 l 1).RR(2 l tg + + = (5) )l)RR(4 2 1 RR( L 1 Sin 22 clbxclbx ++= (6) 222 clbxclbx )]l)RR(4 2 1 RR( L 1 [1cos ++= (7) Giá trị các lực Z2; X2 đợc xác định bằng sơ đồ tính toán tơng đơng trên hình 4, với giả thiết bỏ qua ảnh hởng của lực cản lăn tại các bánh xe. Hình 4. Sơ đồ tính toán tơng đơng L )sin.hG.(a.cos Z g 2 + = (8) 22112 .Q.QX + = (9) Từ các phơng trình (1), (2) ứng dụng phần mềm tính toán trên máy vi tính tính P 1 , P 2 và lực phanh P. Tiến hành tính toán và thí nghiệm kiểm tra cho xe ô tô Ford ranger có các thông số: R bx = 350 mm; L= 3 m; ta thu đợc các kết quả sau: Theo tính toán lý thuyết P TT : P TT = 543 KG Theo kết quả kiểm tra trên bệ thử P BT : P BT = 539 KG P TT P BT (Sai số 0,7%) Với độ chính xác chấp nhận đợc có thể sử dụng các phơng trình lý thuyết trên đây để nghiên cứu ảnh hởng của một số các yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh trên bệ thử phanh BANZAI. 2. ảnh hởng của bán kính bánh xe Khi thay đổi bán kính bánh xe R bx , góc thay đổi, lực phanh P P và lực phanh riêng cũng thay đổi theo (hình 5). Hình 5. Đồ thị quan hệ P p v với bán kính bánh xe R bx Đồ thị cho thấy khi bán kính bánh xe giảm lực phanh và lực phanh riêng tăng. Tuy nhiên khi bán kính bánh xe nhỏ hơn 240 mm thì tốc độ thay đổi của lực phanh và lực phanh riêng rất lớn, độ nhậy của P P và với R bx cao, kết quả đo có thể sẽ không chính xác. Do vậy nên chọn R bx 240 mm (với bệ thử BST-150N, có R cl = 92,5 mm; l = 412,7 mm; hệ số bám của bệ = 0,50). Mặt khác để ô tô đứng yên trên bệ thử khi phanh (điều kiện ổn định) thì: tg [1]. Dùng công thức (5) xây dựng đợc đồ thị quan hệ giữa tg và R bx ( hình 6). Từ đồ thị ta thấy rằng khi = tg = 0,5 thì R bxmax theo điều kiện ổn định là 380 (mm). Hình 6. Quan hệ giữa R bx v tg Z 2 O 1 X 2 G.sin G.cos h g Z 1 X t a b L P P 700 650 600 550 500 180 210 240 270 300 330 370 400 R bx ( mm ) (%) 70 65 60 55 50 P P (KG) 0.000 0.200 0.400 0.600 0.800 1.000 1.200 1.400 180 210 240 270 300 330 370 400 tg R bx ( mm ) Thực nghiệm kiểm tra phanh ô tô trên bệ cũng cho thấy khi bán kính R bx thử vợt kích thớc giới hạn (R bx > R bxmax ), bánh xe kiểm tra bị kéo lên (Q 1 = 0); lúc này lốp sẽ bị trợt với con lăn sau, lực phanh báo trên đồng hồ giảm. 3. ảnh hởng của hệ số bám Từ phơng trình (3) và (4) xây dựng đồ thị biểu diễn quan hệ giữa lực phanh riêng với hệ số bám (hình 7). Lực phanh riêng quan hệ tuyến tính với hệ số bám điều đó hoàn toàn chính xác vì quá trình thử phanh là quá trình tĩnh. Hình 7. ảnh hởng của hệ số bám đến lực phanh riêng 4. Nhận xét Lực phanh P P và lực phanh riêng phụ thuộc vào bán kính bánh xe và hệ số bám giữa con lăn và bánh xe. + Khi bán kính bánh xe giảm lực phanh và lực phanh riêng tăng. Mặt khác bán kính bánh xe lớn nhất bị giới hạn với từng loại bệ thử theo điều kiện ổn định. Ví dụ: Với bệ BANZAI BST-150N; hệ số bám của bệ thử = 0,5 thì bán kính bánh xe kiểm tra 250 mm R bx 380 mm. + Hệ số bám ảnh hởng nhiều đến trị số lực phanh. Vì vậy trong quá trình thử phanh cần đặc biệt lu ý đến tình trạng của lốp (độ mòn của hoa lốp và áp xuất hơi trong lốp); tình trạng tiếp xúc của con lăn với lốp (khô, ớt, bẩn); trạng thái bề mặt của con lăn (mòn, bong tróc lớp sơn ). Tài liệu tham khảo [1]. Thí nghiệm ô tô. PGS. TS. Cao Trọng Hiền, TS. Nguyễn Văn Bang, Trịnh Chí Thiện. Trờng ĐH Giao thông vận tải, 1995. [2]. Kết cấu tính toán ô tô máy kéo. Nhà xuất bản Giao thông Vận tải,1984. [3]. Lý thuyết ô tô máy kéo. Nguyễn Hữu Cẩn và các tác giả. Nhà xuất bản KHKT, 1996. [4]. Sử dụng - Lắp đặt - Điều chỉnh bệ thử phanh BANZAI - TOKYO. Nhật Bản,1994 (%) 0,70 0,60 0,50 0,45 0,50 0,55 0,60 0,65 . cứu dới đây trình bầy ảnh hởng của một số yếu tố đến kết quả kiểm tra phanh trên bệ. ii. ảnh hởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh BANZAI 1. Lực và mô. cứu ảnh hởng của một số yếu tố tới kết quả kiểm tra phanh ô tô trên bệ thử phanh Banzai TS. nguyễn văn bang Bộ môn Cơ khí tô Khoa Cơ khí - Trờng ĐH GTVT KS. nguyễn hữu trí Cục Đăng kiểm. dỡng, sử dụng. Kết quả đo lực phanh của bánh xe chịu ảnh hởng của nhiều yếu tố nh: Hệ số bám của bệ; đờng kính làm việc của bánh xe; tình trạng lốp xe; vị trí của ô tô trên bệ thử phanh v.v Những