XÂY DỰNG HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN GIÁM SÁT ĐÁNH GIÁ
ĐỘ BỀN LỐP HƠI ÔTÔ TRONG VIỆC PHÊ DUYỆT KIỂU LỐP ThS. NGUYỄN VĂN TIỀM
ThS. TRỊNH LƯƠNG MIÊN
Bộ môn Điều khiển học
Khoa Điện – Điện tử
Trường Đại học Giao thông Vận tảiTóm tắt: Lốp hơi là một bộ phận quan trọng quyết định đến sự an toàn và tính năng của
các loại phương tiện xe cơ giới. Trước khi đưa vào sử dụng, lốp hơi phải được kiểm tra đầy đủ
các tính năng kỹ thuật theo tiêu chuẩn đã được ban hành. Bài báo này sẽ nghiên cứu thiết bị
thử nghiệm lốp H1700 và cải tiến nó để tạo ra một thiết bị thử nghiệm lốp hơi có khả năng
đánh giá được các loại lốp hơi khác nhau và giám sát được quá trình kiểm định lốp theo tiêu
chuẩn Việt nam (TCVN). Cải tiến bộ phận gia tải và thiết kế chương trình điều khiển giám sát
quá trình kiểm định lốp hơi, góp phần nâng cao tính năng thiết bị, giảm giá thành nhập ngoại
và phù hợp với TCVN.
Summary: Pneumatic tyre is an important component, it decides running quality and
safety of automobile. Pneumatic tyre had tested safety with Vietnam standard before that used.
This paper to propose a design enhanced H1700, it is enable testing durability of different
automobile pneumatic tyres in type approval. Design component load and the supervision and
control for testing the durability. The device after enhanced has running quality and
conforming to standards of Vietnam.
CT 2I. ĐẶT VẤN ĐỀ
Để có được một chiếc lốp tốt, đạt yêu cầu sử dụng, chúng ta cần phải kiểm tra đầy đủ các

nghiệm thay đổi theo).
Cấu tạo của H1700
như hình 1. Phần quan trọng
nhất của thiết bị thử
nghiệm lốp là cụm
tang trống (4) nhận
truyền động từ động cơ (3) để dẫn động lốp thử (8) và cụm gia tải (2) tạo ra lực ép, tì lốp lên bề
mặt rulô. Đây cũng chính là hai bộ phận được tác giả tập trung nghiên cứu cải tiến nhằm nâng
cao hiệu suất, chất lượng thiết bị.
III. NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA THIẾT BỊ
Để nâng cao hiệu suất làm việc của thiết bị, người ta thiết kế máy sao cho đặt tang trống ở
chính giữa, hai bên bố trí hai bệ gá lốp thử. Như vậy, cùng một lúc có thể tiến hành thử đồng
thời hai lốp. Tất cả các phép thử trên thiết bị đều liên quan đến quá trình gia tải và dẫn động lốp.
Kết hợp hai quá trình này sẽ cho ra một chu trình thử mong muốn.
Nguyên lý hoạt động của thiết bị thể hiện ở hai yếu tố: tạo ra lực thử để ép lốp vào bề mặt
tang trống, sau đó dẫn động lốp theo chu trình mong muốn hoặc ngược lại tuỳ thuộc vào hạng
mục thử nghiệm, nhằm mục đích mô phỏng lại các trạng thái hoạt động của lốp trong thực tế
như chạy ở tốc độ cao, tăng tốc/giảm tốc hay khi tải trọng thực tế đặt lên lốp biến thiên. H
ình 1. Thi
ế
t bị thử nghiệm l
ố
p H1700
1. Lồng bảo vệ và khung bệ máy; 2. Gá đỡ lốp và bộ phận gia tải lực;

Hệ thống gia tải bao
gồm nguồn dầu, van phân
phối/điều áp và xilanh
thuỷ lực. Việc thay đổi tải
trọng lốp thử được thực
hiện thông qua sự điều
chỉnh áp suất của dầu chẩy
trong nó. Có thể điều
chỉnh áp suất này bằng
bơm tay gia lực, bơm này
có van cân bằng tạo nên
áp suất cân bằng duy trì ổn
định lực tác dụng lên lốp
thử. Van cân bằng sử dụng các quả cân chuẩn có trọng lượng 0.5/1/2/5kg để duy trì ổn định áp
lực. Tuy nhiên, trong các hệ thống điều khiển tự động ngày này, có thể sử dụng các van tỉ lệ hay
van servo để điều khiển dòng lưu lượng, do đó làm thay đổi áp suất đường ống và áp lực điều
chỉnh theo.
Cụm dẫn động lốp thử - rulô được truyền động nhờ puli-dây đai thông qua chuyển động
quay của động cơ điện. Động cơ này có thể điều chỉnh tốc độ nhờ bộ biến đổi công suất. Thông
qua tín hiệu điều khiển tác động đến bộ biến đổi này trong từng khoảng thời gian thích hợp ta sẽ
thu được các chu trình dẫn động như mong muốn.
IV. QUY TRÌNH THỬ NGHIỆM LỐP HƠI
Tất cả các công đoạn thử nghiệm, kiểm tra chất lượng lốp quan trọng đều liên quan trực
Hình 3. Hai chuyển động chính của thiết bị thử lốp
.
Rulô
Động
cơ và
dây


sau khi được bơm đến áp suất thích hợp, để ổn định và thử bằng 80% tải trọng lớn nhất theo quy
định của lốp và chạy theo chu trình tăng dần tốc độ cho tới khi đạt tốc độ thử lớn nhất như hình
4. Thời gian thử là 60 phút. Trong khi ấy theo TCVN 5721 - 2:2002/JIS [3 - 4], TCVN
6771:2001/ECE - 75 [5 - 6] thì lốp môtô và xe máy sau khi bơm đến áp suất thích hợp, giữ ổn
định, cũng sẽ được tác động thử nghiệm bằng 65% tải trọng lớn nhất theo như quy định của kiểu
lốp và chạy theo chu trình tăng đều vận tốc nhưng với bước thời gian khác. Thời gian thử
nghiệm kéo dài 60 phút như hình 5.
Sau khi nghiên cứu, tác giả tổng quát hoá quy trình thử lốp theo trình tự các bước tiến hành
(với tang trống/rulô đường kính 1,7 mét) như sau:
Bước 1: Kiểm tra lốp tổng quát. Bơm hơi lốp đến áp suất thích hợp, để ổn định, rồi lắp lốp
vào trục thử và ép sát lốp vào bề mặt rulô của thiết bị thử nghiệm lốp.
Bước 2: Đặt lên trục thử một tải trọng thích hợp.
Nếu lốp thử cho xe ôtô con và xe moóc [1] thì tải trọng đặt lên trục thử sẽ bằng 80% của:
• Mức tải lớn nhất ứng với chỉ số chịu tải của lốp có ký hiệu từ L đến H.
• Mức tải lớn nhất ứng với tốc độ lớn nhất là 240 km/h đối với lốp có ký hiệu cấp tốc độ V.
• Mức tải lớn nhất ứng với tốc độ lớn nhất là 270 km/h đối với lốp có ký hiệu cấp tốc độ W.
• Mức tải lớn nhất tương ứng với tốc độ lớn nhất là 300 km/h đối với lốp có ký hiệu cấp
tốc độ Y.
Nếu lốp thử cho xe môtô và xe máy [3], [5] thì tải trọng đặt lên trục thử sẽ bằng 65% của:
• Giá trị chỉ số tải trọng với ký hiệu lốp có tốc độ là H hay nhỏ hơn;
• 85% giá trị chỉ số tải trọng (LI) với lốp có ký hiệu cấp tốc độ V;
• 75% giá trị chỉ số tải trọng (LI) với lốp có ký hiệu cấp tốc độ W.
Trong trường hợp lốp môtô và xe máy được thiết kế cho xe có tải trọng lớn, ví dụ lốp xe có
đường kính danh nghĩa từ 15 trở lên và có chỉ số tải trọng (LI) từ 65 trở lên của loại tải trọng gia
cường/đặc biệt thì tải trọng đặt sẽ là 75% tải trọng tối đa.
Bước 3: Cài đặt tốc độ thử ban đầu, tốc độ thử lớn nhất.
Tốc độ thử ban đầu là tốc độ lớn nhất quy định cho kiểu lốp trừ đi 40 km/h.
Tốc độ thử lớn nhất là tốc độ lớn nhất quy định cho kiểu lốp trừ đi 10 km/h.
4
= V
ln
= V
1
+ 30 [km/h].
Bước 5: Tháo lốp ra khỏi bệ gá và kiểm tra các biểu hiện khuyết tật trên lốp.
Nếu quan sát thấy bất kỳ biểu hiện khuyết tật nào trên lốp như bị phân tách mặt lốp, lớp bố,
lớp sợi, lớp đai hoặc bong tanh, sứt hoa, hở mối nối, dập nứt hay đứt sợi, bong hoa lốp, bong lớp
mành, bong sợi mành, thì lốp không đạt chất lượng.
Lưu ý trong khi tiến hành thử tải trọng - tốc độ: Không được điều chỉnh áp suất lốp và phải
giữ tải trọng không đổi trong suốt quá trình thử. Nhiệt độ trong phòng thử phải được duy trì
trong khoảng 20
o
C và 30
o
C hoặc ở nhiệt độ cao hơn nếu nhà sản xuất chấp nhận. Nếu áp suất
hơi đo được ngay sau khi thử nhỏ hơn áp suất hơi ban đầu thì việc thử sẽ phải tiến hành lại.
Xem tiêu chuẩn thử nghiệm lốp hơi cho các phương tiện khác như xe tải và xe buýt [7], xe
cơ giới và xe moóc, bán moóc kéo theo [8], hay việc thử lốp ở một số hạng mục khác như kiểm
tra độ bền, kiểm tra độ phồng ly tâm hoặc một số phép thử đặc biệt như kiểm tra lốp xe máy có

v
1
+30
0
TCVN 7662:2002/ECE 30 Li = const
T=60 min
kiểm tra tính năng tải trọng-tốc độ ký hiệu loại vận tốc B [5], kiểm tra lốp đã sử dụng lần thứ hai [5], ta thấy tất cả các chu trình
chạy lốp - thử tải đều được thực
hiện thông qua thiết bị thử lốp
hơi. Căn cứ vào kiểu lốp cần thử
sẽ có thêm hạng mục kiểm tra
tiếp theo ở bước 6, bước 7.

Bước 6: Kiểm tra độ bền
của lốp. Lốp cần kiểm tra phải đạt
được các yêu cầu tối thiểu theo [3
- 4]. Tiến hành các thao tác như
hạng mục thử tải trọng - tốc độ để
dẫn động lốp theo đường đặc tính
như hình 6.
Lốp sau phép thử nếu quan sát không thấy có biểu hiện khuyết tật nào thì sẽ đạt yêu cầu.
Bước 7: Kiểm tra độ tăng
động lực/độ phồng ly tâm của
lốp. Chỉ lốp đạt khả năng chịu
tải mới được kiểm tra tính
năng tăng động lực.
Trong hạng mục thử này,

kiểm tra độ bền
T=34 h

Hình
v[km/h]
7. Chu trình ki
ể
m tra độ tăng động lực
theo TCVN 6771:2001
v
max
5 10 t[min]
TCVN 6771-2:2001/ECE-75 Li = Li
max
0
kiểm tra độ tăng động lực/phồng ly tâm
H
ình 6. Chu trình kiểm tra đ
ộ
bền theo TCVN 5721-2:2002
T=10 min
Hình 7. Chu trình kiểm tra độ tăng động l
ự
theo TCVN 6771:2001

lưu trữ giá trị lực thử tự động trong mỗi lần kiểm tra. Sử dụng van phân phối on/off nên không
điều khiển liên tục dòng chẩy. Khung gá lốp thử chỉ hạn
chế cho một số kiểu lốp.
2
3 4

đồ lưu chuyển dòng thông tin ấy được thể hiện bằng hình 10. Luật điều khiển được cài đặt mềm
trong PLC. Trong đó: 1 - máy tính giám sát, 2 - thiết bị điều khiển PLC, 3 - van phân phối liên
Hình 8. Cơ cấu gia tải cho lốp
5
1
6
Hình 8. Cơ cấu gia tải cho lốp
Hình 9. Sơ đồ bố trí thiết bị thuỷ lực trong cụm gia tải

M
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
S1
S1
13
10
9
14
15
16

cấu trúc lưu chuyển thông tin
điều khiển trong hệ truyền động
như hình 11.
Trong đó: 1- Máy tính giám
sát, 2- Thiết bị điều khiển PLC,
3- Biến tần, 4- Động cơ điện, 5- Rulô, 6- Cảm biến đo tốc độ, 7- Chỉ thị điện tử, 8- Lốp thử.
Thuật toán điều khiển cụm gia tải được trình bầy trong hình 12. Luật điều khiển tốc độ
được chọn là PI. Thuật toán điều khiển được lập trình và cài đặt trên thiết bị điều khiển logic
khả trình PLC.
VII. XÂY DỰNG GIAO DIỆN GIÁM SÁT
Giao diện điều khiển và giám sát giúp người vận hành dễ dàng đặt các thông số và lựa chọn
một chu trình thử nghiệm theo tiêu chuẩn. Đồng thời, nó cho phép theo dõi, cảnh báo tình trạng
làm việc của thiết bị, lưu giữ số liệu và lập báo cáo, phát hành hoá đơn. Các tính năng chính
Hình 10. Sơ đồ khối dòng tín hiệu điều khiển cơ cấu gia tải
(1)
(5)

(2)
(3) (4)
(7)
(8)
(6)
Hình 10. Sơ đồ khối dòng tín hiệu điều khiển cơ cấu gia tải
Hình 10. Sơ đồ khối dòng tín hiệu điều khiển cơ cấu gia tải
Hình 11. Sơ
đ
ồ khối h
ệ
điều chỉnh tru
y

bị: quá dòng quá áp động cơ, quá lực, … Lưu giữ số liệu theo sự kiện và theo quá trình thử.

CT 2

Đún
g

Sai
Đún
g

Sai

Dừn
g
é
p

Lưu giữ số liệu
K
ế
t thúc
Sai
Đún
g

Ngắt giao tiếp
Đún
g

Sai
Đún
g

Sai
B
ắ
t đ
ầ
u
Khởi tạo thông số ban đầu
cho chương trình;
Thiết lập liên kết PC-PLC;

Tạo chu trình tính vận tốc; Giải thuật thiết kế chương trình giao diện này được thể hiện ở hình 13. Hình
ảnh thu được
khi kiểm tra tính năng tải trọng tốc độ thể hiện trên hình 16.
Hình 12. Thuật toán
điều khiển cụm gia tải
Hình 14. Giải thuật
chương trình giao diện
giám sát
Hình 13. Thuật toán
điều khiển khối dẫn động
rulô - lốp thử
Đún
g
Sai
Đún
g
Sai
Đún
g
Sai
Kiểm tra
thời
g
ian t
r
ễ
Tính tốc độ thử lốp;

ôtô mà còn kiểm định với lốp hơi của các loại phương tiện cơ giới khác như lốp xe tải, xe buýt,
môtô và xe máy. Các số liệu trong khi kiểm tra được hoàn toàn lưu giữ, giúp cho công tác báo
cáo và phát hành biên lai sau khi thử. Hệ thống cho phép tiến hành thử được nhiều hạng mục đạt
độ chính xác cao, đó là phép thử độ bền, thử độ tăng động lực. Giao diện giám sát cho phép
phân quyền vận hành, điều khiển và cảnh báo sự cố theo thời gian thực. Hạn chế của thiết bị là
chưa thể phân loại tự động được lốp thử sau khi kiểm tra. Đây cũng được xem như hướng phát
triển tiếp sau của đề tài, đó là ứng dụng công nghệ nhận dạng ảnh để phân loại lốp sau kiểm tra.

Tài liệu tham khảo
[1]. TCVN 5721-2:2002: Săm và lốp xe máy - Phần 2: Lốp.
[2]. TCVN 6771:2001: Phương tiện giao thông đường bộ - Lốp hơi môtô và xe máy. Yêu cầu và phương
pháp thử trong công nhận kiểu.
[3]. TCVN 7226:2002: Lốp hơi ô tô con và moóc kéo theo. Yêu cầu và phương pháp thử trong phê duyệt kiểu.
[4]. ISO 10231:1997 and JIS K 6366:1998: Motorcycle tyres – Test methods for verifying tyre capabilities.
[5]. ECE 75-00/S1: Road vehicles - Pneumatic tyres for motorcycles and mopeds. Requirements and test
methods in type approval.
[6]. ECE 30 - 07: Road vehicles - pneumatic tyres for private (passenger) cars and their trailers.
Requirements and test methods in type approval.
[7]. Emmett A. Dulaney: Visual Basic 6.0 Complete course. Glencoe McGraw – Hill.
[8]. Siemens AG: Siemens Simatic S7-200 Programmable Controller user manual – Release 3.

[9]. Nguyễn Doãn Phước (2005), Lý thuyết điều khiển tuyến tính, NXB KHKT♦