Nghiên cứu phân tích tính năng êm dịu ô tô có bộ phận đàn hồi dạng khí nén phi tuyến

Bài viết Nghiên cứu phân tích tính năng êm dịu ô tô có bộ phận đàn hồi dạng khí nén phi tuyến thực hiện nghiên cứu độ êm dịu hệ thống treo dạng khí nén phi tuyến, mô hình hóa và mô phỏng hệ thống treo khí nén cùng thông số để tiến hành đánh giá kết quả đạt được khi thiết kế và mô phỏng nó dựa theo một số tiêu chuẩn như ISO 8608.
Nội dung trích xuất từ tài liệu:
Nghiên cứu phân tích tính năng êm dịu ô tô có bộ phận đàn hồi dạng khí nén phi tuyến NGHIÊN CỨU PHÂN TÍCH TÍNH NĂNG ÊM DỊU Ô TÔ CÓ BỘ PHẬN ĐÀN HỒI DẠNG KHÍ NÉN PHI TUYẾN Cao Hoài Lộc, Đặng Anh Kiệt, Trần Văn Nhật Phong, Lê Trung Hậu, Huỳnh Tấn Đức* *Viện Kỹ thuật HUTECH, Trường Đại học Công nghệ TP. Hồ Chí Minh (HUTECH) GVHD: ThS. Huỳnh Quang Thảo TÓM TẮT Nội dung chính của công trình này là thực hiện nghiên cứu độ êm dịu hệ thống treo dạng khí nén phi tuyến, mô hình hóa và mô phỏng hệ thống treo khí nén cùng thông số để tiến hành đánh giá kết quả đạt được khi thiết kế và mô phỏng nó dựa theo một số tiêu chuẩn như ISO 8608. Mô hình được sử dụng trong công trình này là mô hình ¼ xe chính vì thế trong công trình sẽ tập trung đưa ra các kết quả dao động theo phương thẳng đứng của khối lượng được treo của mô hình dưới ảnh hưởng của mấp mô mặt đường ngẫu nhiên Kết quả nghiên cứu là tiến hành đánh giá các thông số về chuyển vị, gia tốc của khối lượng được treo khi tiến hành mô phỏng đối với hệ thống treo dạng khí nén phi tuyến ở các cấp đường khác nhau theo tiêu chuẩn ISO 8608, tiến hành đánh giá độ êm dịu ô tô theo tiêu chuẩn ISO 2631. Từ khóa: Độ êm dịu hệ thống treo, Hệ thống treo, Hệ thống treo khí nén, Mô hình ¼ xe, Tiêu chuân ISO 8608. 1. GIỚI THIỆU Độ êm dịu chuyển động của ô tô là khả năng xe chuyển động trên đường ở những tốc độ xác định mà không xảy ra va đập cứng, có thể ảnh hưởng tới sức khỏe của hành khách, lái xe, hàng hóa và các chi tiết của xe. Hệ thống treo là hệ thống quan trọng trên ô tô, ảnh hưởng trực tiếp đến tính êm dịu, an toàn chuyển động, đặc biệt là khi ô tô di chuyển trên loại đường có chất lượng mặt đường xấu. Trên các ô tô hiện đại thường sử dụng hệ thống treo có phần tử đàn hồi thay đổi được độ cứng (sử dụng phần tử đàn hồi khí nén), tuy nhiên việc kiểm soát không tốt độ cứng sẽ gây ra dao động lắc lớn, làm mất ổn định thân xe, có nguy cơ gây lật xe. Đặc biệt là các ô tô chở khách giường nằm hai tầng, xe có chiều cao trọng tâm lớn sử dụng hệ thống treo khí nén khi chạy trên đường đèo. 2. CƠ SỞ ĐÁNH GIÁ ĐỘ ÊM DỊU VÀ MÔ HÌNH ¼ Ô TÔ. 2.1 Cơ sở đánh giá dộ êm dịu ô tô. Theo tiêu chuẩn ISO: 2631-1-1997 [1] về đánh giá ảnh hưởng của rung động lên sự thoải mái và sự cảm nhận, phản ứng của con người với các mức rung động, phương pháp đánh giá cơ bản dựa trên giá trị trung bình bình phương (Root Mean Square R.M.S) của gia tốc được cho bởi công thức: 267 a_w=[1/T ∫_0^T▒〖a_w^2 (t)dt〗]^(1/2) Trong đó: aw (t): Gia tốc rung động của chuyển động tịnh tiến hoặc chuyển động quay, là một hàm số theo thời gian, tính bằng mét trên giây bình phương (m/s2) hay radian trên giây bình phương (rad/s2). T: Khoảng thời gian đo, tính bằng giây (s). Bảng 1. Phản ứng với các mức rung động khác nhau của hành khách dựa trên giá trị trung bình bình phương của gia tốc[1]. Nhỏ hơn 0,315 m/s2 Không có cảm giác không thoải mái Từ 0,315 đến 0,63 m/s2 Có cảm giác chút ít về sự không thoải mái Từ 0,5 đến 1 m/s2 Có cảm giác rõ rệt về sự không thoải mái Từ 0,8 đến 1,6 m/s2 Không thoải mái Từ 1,25 đến 2,5 m/s2 Rất không thoải mái Lớn hơn 2 m / s2 Cực kỳ không thoải mái 2.2 Mô hình ¼ ô tô. Mô hình 1/4 bao gồm hai khối lượng được treo ms (thay thế cho khối lượng thân xe) và không được treo mu (thay thế cho khối lượng bánh xe, cầu xe và các thành phần liên kết). Phần treo và không được treo liên kết với nhau thông qua các phần tử đàn hồi và giảm chấn của hệ thống treo, có độ cứng là k, hệ số cản giảm chấn c. Hình 1. Mô hình Quarter Car với 2 bậc tự do (hệ thống treo khí nén)[2]. Với chuyển vị tương đối z=z_1-z_2, mô hình Quarter Car được mô tả bởi hệ 2 phương trình vi phân [2]: m_s (z_1 ) ̈=-c_s z ̇-k_s z 268 m_u (z_2 ) ̈=c_s z + ̇ k_s z-k_t (z_2-z_R ) 3. CÁC THÔNG SỐ CHO BÀI TOÁN MÔ PHỎNG. 3.1 Thông số kỹ thuật của ô tô và độ cứng bầu khí nén. Đối tượng nghiên cứu là Hệ thống treo của xe khách giường nằm 2 tầng SAMCO PRIMAS được SAMCO sản xuất trên nền sát – xi Hyundai New Express HSX. Bảng 2. Thông số bầu khí nén Chiều cao (m) Độ cứng (N) Chiều cao (m) Độ cứng (N) 0,1905 0 0,2794 91416,21 0,2032 334492,25 0,2921 103675,09 0,2159 308923,74 0,3048 118735,99 0,2286 244126,81 0,3429 133446,65 0,2413 178629,37 0,3556 125040,56 0,254 143954,26 0,381 103324,83 0,2667 97720,77 0,3937 88263,92 0,4064 80908,60 Bầu khí nén là một bộ phận đàn hồi có độ êm dịu cao, đặc tính đàn hồi của bầu khí nén có dạng phi tuyến. Hệ số đàn hồi thay đổi theo tải trọng tác dụng lên bầu khí nén. Xử lý số liệu thực nghiệm, và nội suy đa thức cho ta kết quả mối quan hệ độ cứng bầu khí nén biến thiên phi tuyến so với chuyển vị. Hình 2. Giá trị độ cứng thực nghiệm bầu khí nén. 269 Độ cứng bầu khí nén hầu như không thay đổi trong khoảng chuyển vị từ -0,05 m đến 0,05 m của bầu khí nén. Giá trị độ cứng của bầu khí nén thay đổi nhanh trong khoảng chuyển vị từ -0,05 m đến -0,1 m và từ 0,05 m đến 0,1 m. 3.2 Thông số biên dạng mặt đường. Đề tài nghiên cứu chỉ giới hạn trong việc nghiên cứu đối với các tín hiệu kích thích từ mặt đường có dạng mấp mô ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO 8608 [3]. Mấp mô mặt đường ngẫu nhiên theo tiêu chuẩn ISO 8608 có phương pháp để đánh giá chất lượng từng loại đường dựa trên phổ công suất (Power spectral density - PSD). Theo tiêu chuẩn ISO 8608, mặt đường có mấp mô ngẫu nhiên được phân chia thành các loại khác nhau ký hiệu từ A đến E. Nội dung đề tài chỉ xét đến độ êm d ...