Đang tải... (xem toàn văn)
Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)Nghiên cứu ổn định quỹ đạo chuyển động của đoàn xe sơ mi rơ moóc khi chuyển làn (Luận án tiến sĩ)
LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan công trình nghiên cứu khoa học riêng tơi hướng dẫn thầy hướng dẫn Các kết nghiên cứu trình bày luận án trung thực, khách quan chưa bảo vệ học vị chưa tác giả khác công bố Tôi xin cam đoan giúp đỡ cho việc thực luận án cảm ơn, thơng tin trích dẫn luận án rõ nguồn gốc Tôi xin chịu trách nhiệm nghiên cứu Hà Nội, ngày Người hướng dẫn khoa học tháng năm 2018 Nghiên cứu sinh PGS.TS Võ Văn Hường Nguyễn Tiến Dũng i MỤC LỤC LỜI CAM ĐOAN i MỤC LỤC ii DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT v DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ viii DANH MỤC BẢNG BIỂU TRONG LUẬN ÁN xii MỞ ĐẦU Chương TỔNG QUAN 1.1 Xu phát triển đoàn xe, vấn đề ổn định chuyển động tính cấp thiết 1.1.1 Xu phát triển đoàn xe 1.1.2 Tai nạn Giao thông 1.1.3 Tính cấp thiết vấn đề nghiên cứu 1.2 Tình hình nghiên cứu Thế giới Việt Nam ổn định quỹ đạo chuyển động 10 1.2.1 Tình hình nghiên cứu Thế giới 10 1.2.2 Tình hình nghiên cứu Việt Nam 13 1.3 Các tiêu, thông số đánh giá ổn định quỹ đạo chuyển động 13 1.4 Mục tiêu, đối tượng, phương pháp phạm vi nghiên cứu 15 1.4.1 Mục tiêu nghiên cứu 15 1.4.2 Đối tượng nghiên cứu 16 1.4.3 Phương pháp nghiên cứu 16 1.4.4 Phạm vi nghiên cứu 17 1.4.5 Cấu trúc luận án 18 1.5 Kết luận chương 19 Chương MƠ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC NGHIÊN CỨU CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG 20 2.1 Phân tích cấu trúc giả thiết lập mơ hình 21 2.1.1 Phân tích cấu trúc ĐXSMRM 21 2.1.2 Các giả thiết xây dựng mơ hình 21 2.2 Mơ hình động lực học nghiên cứu chuyển đường ĐXSMRM 22 2.2.1 Hệ quy chiếu 22 2.2.2 Hệ lực mô men 23 2.2.3 Hệ phương trình mơ tả chuyển động xe mặt phẳng đường 24 2.2.4 Hệ phương trình động lực phương thẳng đứng xác định phản lực lốp-đường 26 ii 2.2.5 Động lực học bánh xe đàn hồi 30 2.2.6 Xác định lực liên kết 34 2.2.7 Xác định lực cản khí động 43 2.3 Đặc trưng mơ hình 43 2.4 Điều kiện đầu phương trình vi phân 44 2.5 Kết luận chương 45 Chương KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH QUỸ ĐẠO ĐOÀN XE SƠ MI RƠ MOÓC KHI CHUYỂN LÀN ĐƯỜNG 46 3.1 Mô tả điều kiện khảo sát, phương án khảo sát tiêu đánh giá 46 3.1.1 Mô tả điều kiện phương án khảo sát 46 3.1.2 Các tiêu sử dụng để đánh giá ổn định quỹ đạo chuyển động chuyển đường 51 3.2 Khảo sát ảnh hưởng biên độ đánh lái Sin chuyển đường đơn 53 3.3 Khảo sát ảnh hưởng tần số đánh lái chuyển đường đơn 64 3.4 Khảo sát ảnh hưởng vận tốc xe chuyển đường đơn 70 3.5 Xác định vùng điều khiển chuyển đường 76 3.6 Kết luận chương 84 Chương NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 85 4.1 Mục đích, đối tượng thơng số thí nghiệm 85 4.1.1 Mục đích thí nghiệm 85 4.1.2 Đối tượng thí nghiệm 85 4.1.3 Các thơng số thí nghiệm 86 4.2 Thiết bị thí nghiệm 87 4.2.1 Cảm biến đo gia tốc MMA7361L 87 4.2.2 Cảm biến Encoder 88 4.2.3 Bộ xử lý tín hiệu kết nối với máy tính NI USB – 6210 89 4.2.4 Sơ đồ liên kết cảm biến thí nghiệm 90 4.3 Các phương án thí nghiệm 91 4.3.1 Mơ tả thí nghiệm 91 4.3.2 Các phương án thí nghiệm 91 4.3.3 Một số hình ảnh thí nghiệm 92 4.3.4 Thiết lập điều kiện tương quan thí nghiệm mô 92 4.4 Kết thí nghiệm so sánh với mơ 93 4.4.1 Kết thí nghiệm 93 4.4.2 So sánh kết thí nghiệm với kết mô 94 iii 4.5 Kết luận chương 103 KẾT LUẬN 104 TÀI LIỆU THAM KHẢO 106 DANH MỤC CÁC CƠNG TRÌNH ĐÃ CƠNG BỐ CỦA LUẬN ÁN 111 Phụ lục Các giá trị max điểm giới hạn khảo sát với δA=30 111 Phụ lục Các giá trị max điểm giới hạn khảo sát với δA=40 123 Phụ lục Một số kết tính sai số thí nghiệm 134 Phụ lục 3.1 Bảng giá trị tính tốn sai số v=28km/h 134 Phụ lục 3.2 Bảng giá trị tính tốn sai số v=30km/h 137 Phụ lục 3.3 Bảng giá trị tính tốn sai số v=35km/h 140 iv DANH MỤC CÁC KÝ HIỆU VÀ CHỮ VIẾT TẮT Ký hiệu Đơn vị Giải nghĩa Hệ tọa độ cố định G(OXYZ) C1(C1x1y1z1) Hệ tọa độ trọng tâm XĐK /Xe đầu kéo/Tractor C2(C2x2y2z2) Hệ tọa độ trọng tâm SMRM/Sơ mi rơ mooc/ Semi-Trailer ĐXSMRM Đồn xe sơ mi rơ mc (Tractor Semi-Trailer) XĐK Xe đầu kéo (Tractor) Sơ mi rơ moóc (Semi-Trailer) SMRM LTR Hệ số phân bố tải trọng (Load Transfer Ratio) MBS Hệ nhiều vật MBS (Multi Body System) Hệ số khuếch đại gia tốc (Rearward Amplication) RA RA=max(ayn)/max(ay1) 2bi m Chiều rộng sở cầu thứ i, i=1(1)4 2wi m Khoảng cách hai hệ thống treo cầu thứ i, (i=1(1)4) axi m/s2 Gia tốc dọc vật rắn i ayi m/s2 Gia tốc ngang vật rắn i azi m/s2 Gia tốc thẳng đứng vật rắn i g m/s2 Gia tốc trọng trường, g=9,81m/s2 ij Chỉ số bánh xe thứ i (cầu) trái (j=1)/phải (j=2) i=1(1)4 Chỉ số cầu xe j=1 Chỉ số bánh xe bên trái j=2 Chỉ số bánh xe bên phải l1 m Khoảng cách từ trọng tâm XĐK đến cầu xe số l2 m Khoảng cách từ trọng tâm XĐK đến cầu xe số v l3 m Khoảng cách từ trọng tâm SMRM đến cầu xe số l4 m Khoảng cách từ trọng tâm SMRM đến cầu xe số lk1 m Khoảng cách trọng tâm XĐK đến chốt mâm xoay lk2 m Khoảng cách trọng tâm SMRM đến chốt mâm xoay m1 kg Khối lượng treo XĐK m2 kg Khối lượng treo SMRM mAi kg Khối lượng không treo cầu i (i=1(1)4) h1 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm khối lượng treo XĐK h2 m Chiều cao từ mặt đường đến trọng tâm khối lượng treo SMRM hk1, hk2 m Chiều cao từ mặt đường đến tâm chốt mâm xoay exij m Khoảng dịch phản lực Fz phương dọc bánh xe ij hRi m Chiều cao tâm quay tức thời Ri cầu i, (i=1(1)4) r0ij m Bán kính tự bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) ftij m Độ võng tĩnh lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Hệ số trượt bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) sij αij độ Cij N/m Kij N/(m/s) CLij N/m Độ cứng hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) KLij N/(m/s) Hệ số cản hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Jx1 kgm2 Mơ men qn tính trục x khối lượng treo XĐK Jx2 kgm2 Mơ men qn tính trục x khối lượng treo SMRM Jy1 kgm2 Mơ men qn tính trục y khối lượng treo XĐK Jy2 kgm2 Mơ men qn tính trục y khối lượng treo SMRM Góc lệch bên bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Độ cứng hệ thống treo (i=1(1)4, j=1(1)2) Hệ số cản giảm chấn hệ thống treo ij (i=1(1)4, j=1(1)2) vi Jz1 kgm2 Mơ men qn tính trục z XĐK Jz2 kgm2 Mơ men qn tính trục z SMRM JAxi kgm2 JAyij kgm2 MAij Nm Mô men chủ động bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) MBij Nm Mô men phanh bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Fxij N Lực dọc bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Fyij N Lực ngang bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Fzij N Phản lực bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FGij N Tải trọng tĩnh ứng với bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FCij N Lực đàn hồi hệ thống treo thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FKij N Lực cản giảm chấn hệ thống treo thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FCLij N Lực đàn hồi hướng kính lốp thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) FKLij N Lực cản giảm chấn lốp bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) F’Ri N FRi N Mô men qn tính trục x khối lượng khơng treo cầu i (i=1(1)4) Mơ men qn tính trục y bánh xe thứ ij (i=1(1)4, j=1(1)2) Lực liên kết ngang khối lượng không treo treo tâm quay tức thời Ri (i=1(1)4) tác động từ cầu Lực liên kết ngang khối lượng không treo treo tâm quay tức thời Ri (i=1(1)4) tác động từ khối lượng treo vii DANH MỤC HÌNH VẼ ĐỒ THỊ Hình 1.1 Phân loại đồn xe Hình 1.2 Sơ đồ tương tác Đường - ĐXSMRM - Người lái Hình 1.3 Sự trượt ngang đồn xe Hình 1.4 Sơ đồ dạng ổn định ngang ĐXSMRM Hình 1.5 Hệ số RA thí nghiệm chuyển đường [63] 12 Hình 1.6 Kích thước đường thử nghiệm ổn định ngang theo tiêu chuẩn ISO 14791:2000 14 Hình 1.7 Đối tượng nghiên cứu 16 Hình 2.1 Hệ quy chiếu ĐXSMRM 22 Hình 2.2 Sơ đồ lực ĐXSMRM mặt phẳng đường XOY 24 Hình 2.3 Mơ hình động lực học XĐK mặt phẳng đường 25 Hình 2.4 Mơ hình động lực học SMRM mặt phẳng đường 26 Hình 2.5 Sơ đồ lực tác động lên khối lượng treo XĐK mặt phẳng XOZ 27 Hình 2.6 Sơ đồ lực tác động lên khối lượng treo XĐK mặt phẳng YOZ 27 Hình 2.7 Sơ đồ lực tác động lên khối lượng treo SMRM mặt phẳng XOZ 28 Hình 2.8 Sơ đồ lực tác động lên khối lượng treo SMRM mặt phẳng YOZ 29 Hình 2.9 Động lực học cầu xe thứ i 29 Hình 2.10 Động lực học bánh xe đàn hồi 30 Hình 2.12 Hệ thống treo cân với cân 35 Hình 2.13 Sơ đồ hệ thống treo cân liên tiếp xe sơ-mi rơmc 35 Hình 2.14 Mơ hình hệ thống treo 36 Hình 2.15 Đặc tính đàn hồi hệ thống treo nhíp 36 Hình 2.16 Sơ đồ xác định lực đàn hồi hướng kính lốp 38 Hình 2.17 Sơ đồ tính lực liên kết lốp đường 39 Hình 2.18 Sơ đồ tính 43 Hình 3.1 Quy luật đánh lái dạng Sin đơn chuyển đường 47 Hình 3.2 Các trạng thái chuyển đường 52 Hình 3.3 Đồ thị góc δ11 53 Hình 3.4 Đồ thị gia tốc ngang ay1 54 Hình 3.5 Đồ thị gia tốc ngang ay2 54 Hình 3.6 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1 54 Hình 3.7 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 55 Hình 3.8 Đồ thị góc gập thân xe ψ k 55 viii Hình 3.9 Đồ thị góc quay thân xe ψ1 55 Hình 3.10 Đồ thị góc quay thân xe ψ2 56 Hình 3.11 Đồ thị Fz11 56 Hình 3.12 Đồ thị Fz12 56 Hình 3.13 Đồ thị Fz21 57 Hình 3.14 Đồ thị Fz22 57 Hình 3.15 Đồ thị Fz31 57 Hình 3.16 Đồ thị Fz32 57 Hình 3.17 Đồ thị Fz41 57 Hình 3.18 Đồ thị Fz42 58 Hình 3.19 Đồ thị tọa độ ngang Y1 58 Hình 3.20 Đồ thị tọa độ ngang Y2 58 Hình 3.21 Đồ thị tọa độ ngang Y11 59 Hình 3.22 Đồ thị tọa độ ngang Y21 59 Hình 3.24 Đồ thị tọa độ ngang Y41 59 Hình 3.25 Đồ thị tọa độ ngang Y12 60 Hình 3.26 Đồ thị tọa độ ngang Y22 60 Hình 3.27 Đồ thị tọa độ ngang Y32 60 Hình 3.28 Đồ thị tọa độ ngang Y42 60 Hình 3.29 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=20 61 Hình 3.30 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=2,50 61 Hình 3.31 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=30 61 Hình 3.32 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=3,50 61 Hình 3.33 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=40 61 Hình 3.34 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với δA=4,50 61 Hình 3.35 Đồ thị tổng hợp tiêu theo δ 63 Hình 3.36 Đồ thị góc δ11 64 Hình 3.37 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1 65 Hình 3.38 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 65 Hình 3.39 Đồ thị gia tốc ngang ay1 65 Hình 3.40 Đồ thị gia tốc ngang ay2 65 Hình 3.41 Đồ thị góc gập hai thân xe 66 Hình 3.42 Đồ thị tọa độ ngang Y1 66 Hình 3.43 Đồ thị tọa độ ngang Y2 66 ix Hình 3.44 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,455 Hz 67 Hình 3.45 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,435 Hz 67 Hình 3.46 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,417Hz 67 Hình 3.47 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,4 Hz 67 Hình 3.48 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,385 Hz 67 Hình 3.49 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với f =0,370 Hz 67 Hình 3.50 Đồ thị thơng số đánh giá theo thời gian đánh lái 69 Hình 3.51 Đồ thị góc δ11 70 Hình 3.52 Đồ thị gia tốc ngang ay1 70 Hình 3.53 Đồ thị gia tốc ngang ay2 71 Hình 3.54 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ1 71 Hình 3.55 Đồ thị vận tốc góc quay thân xe ψ 71 Hình 3.56 Đồ thị vận tốc góc gập thân xe ψ k 72 Hình 3.57 Đồ thị tọa độ ngang Y1 72 Hình 3.58 Đồ thị tọa độ ngang Y2 72 Hình 3.59 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=46 km/h 73 Hình 3.60 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=48 km/h 73 Hình 3.61 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=50 km/h 73 Hình 3.62 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=52 km/h 73 Hình 3.63 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=54 km/h 73 Hình 3.64 Đồ thị vị trí ĐXSMRM t=5s với v=56 km/h 73 Hình 3.65 Đồ thị thơng số đánh giá theo vận tốc xe 75 Hình 3.66 Đồ thị vùng tốc độ đánh lái theo vận tốc xe δA=30 80 Hình 3.67 Đồ thị vùng tần số đánh lái theo vận tốc xe δA=30 81 Hình 3.68 Đồ thị vùng RA theo vận tốc xe δA=30 81 Hình 3.69 Đồ thị vùng tốc độ đánh lái theo vận tốc xe δA=40 82 Hình 3.70 Đồ thị vùng tần số đánh lái theo vận tốc xe δA=40 83 Hình 3.71 Đồ thị vùng RA theo vận tốc xe δA=40 83 Hình 4.1 Đồn xe sơmi-rơmc thí nghiệm 85 Hình 4.2 Sơ đồ vị trí gắn cảm biến 86 Hình 4.3 Cảm biến MMA7361L 87 Hình 4.4 Cảm biến đo vận tốc góc encoder 88 Hình 4.5 Hộp xử lý tín hiệu & kết nối máy tính NI USB-6210 89 Hình 4.6a Sơ đồ liên kết cảm biến thí nghiệm quay vòng ĐXSMRM 90 x ... tượng nghiên cứu Phương pháp nghiên cứu Để nghiên cứu xác định trạng thái ổn định quỹ đạo chuyển động ĐXSMRM, luận án tiến hành kết hợp hai phương pháp: - Nghiên cứu lý thuyết: Mơ hình hóa đồn xe. .. biết phản ứng SMRM nên nhiều khả điều khi n nhằm giảm ổn định chuyển động chuyển Vì việc nghiên cứu động lực học đồn xe nói chung nghiên cứu ổn định chuyển đoàn xe nói riêng vấn đề có ý nghĩa... Việt Nam, đồn xe sơ mi rơ mc (gọi tắt ĐXSMRM) bao gồm xe đầu kéo (XĐK) sơ mi rơ mc (SMRM) loại đồn xe sử dụng tương đối phổ biến Khi quay vòng, ĐXSMRM thường dễ bị ổn định ngang Mất ổn định ngang