BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
HỌC VIỆN NÔNG NGHIỆP VIỆT NAM
NGUYỄN HUY HẢI
KHẢO SÁT MỘT SỐ YẾU TỐ ẢNH HƯỞNG
ĐẾN HIỆU QUẢ PHANH CỦA XE BUS 60 CHỖ
KHI VẬN CHUYỂN TRÊN ĐƯỜNG
LUẬN VĂN THẠC SĨ
HÀ NỘI, 2015
BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO BỘ NÔNG NGHIỆP VÀ PTNT
Tôi xin cam đoan rằng những nội dung trong luận văn này là do tôi thực
hiện dưới sự hướng dẫn của PGS.TS Đặng Tiến Hòa và các thầy cô giáo trong
Khoa Cơ điện, Học viện Nông nghiệp Việt Nam. Các số liệu, thông tin tham
khảo trong luận văn đều được trích dẫn rõ ràng. Kết quả nghiên cứu trong luận
văn này là trung thực .
Hà Nội, ngày tháng năm
Tác giả luận văn
Nguyễn Huy Hải
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page ii
LỜI CẢM ƠN
Trong quá trình học tập cũng như trong thời gian làm đề tài tôi đã nhận
được sự ủng hộ, giúp đỡ của các thầy cô, gia đình, bạn bè đồng nghiệp. Đặc biệt
là PGS.TS Đặng Tiến Hòa, đã tận tình chỉ bảo, giúp đỡ tôi trong việc định hướng
nghiên cứu và các phương pháp giải quyết vấn đề để tôi hoàn thành luận văn
này. Tuy nhiên do thời gian nghiên cứu cũng như những hiểu biết của bản thân
còn hạn chế nên không thể tránh khỏi những thiếu sót, tôi rất mong nhận được
sự quan tâm, đóng góp ý kiến của các thầy cô, đồng nghiệp nhằm bổ sung cũng
như hoàn thiện hơn nữa trong quá trình nghiên cứu tiếp theo.
Một lần nữa tôi xin chân thành cảm ơn tất cả mọi người đã ủng hộ, giúp đỡ
tôi hoàn thành luận văn này!
Xin chân thành cảm ơn!
Hà Nội, ngày tháng năm
Tác giả luận văn
Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 4
1.1. Sự phát triển của ngành vận tải ô tô 4
1.2. Khái niệm và đặc điểm của xe bus 5
1.2.1. Khái niệm về xe bus 5
1.2.2. Đặc điểm nhận dạng xe bus 5
1.2.3. Tính năng kỹ thuật của xe bus 60 chỗ (xe DAEWOO GDW6901HG3) 6
1.2.3.1. Tuyến hình và thông số kỹ thuật của xe bus 60 chỗ 7
1.2.3.2. Sơ đồ chung hệ thống phanh xe bus 60 chỗ 10
1.3. Đường giao thông ở thành phố 11
1.4. Vấn đề an toàn giao thông 12
1.5. Tổng quan về phanh ô tô 14
1.5.1. Nhiệm vụ và yêu cầu hệ thống phanh trên ô tô 14
1.5.1.1. Nhiệm vụ quá trình phanh 14
1.5.1.2. Các yêu cầu đối với hệ thống phanh 14
1.5.2. Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh ô tô 15
Chương 2 XÂY DỰNG MÔ HÌNH ĐỘNG LỰC HỌC QUÁ TRÌNH
PHANH Ô TÔ BUS 60 CHỖ (XE DAEWOO GDW6901HG3) 33
2.1. Thiết lập mô hình động lực học khi phanh xe 33
2.1.1. Lựa chọn mô hình nghiên cứu 33
2.1.2. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động 34
2.2. Xác định các thông số của mô hình 40
2.2.1. Xác định mô quán tính 41
2.2.3. Xác định tọa độ trọng tâm 41
2.2.4. Xác định độ cứng của nhíp 42
2.2.5. Xác định độ cứng của lốp xe 42
2.3. Lựa chọn các phương án khảo sát 43
Chương 3 KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH 45
3.1. Xây dựng thuật giải và chương trình tính toán 45
3.2. Một số kết quả khảo sát quá trình phanh xe 45
3.2.1. Khảo sát sự thay đổi tải trọng lên các cầu xe khi phanh 45
b m Khoảng cách từ cầu sau đến trọng tâm xe
L m Chiều dài cơ sở của xe
h m Chiều cao trọng tâm
G kg Tổng khối lượng của xe
M kg Khối lượng được treo
M
1
kg Khối lượng được treo trước
M
2
kg Khối lượng được treo sau
m
1
kg Khối lượng không được treo trước
m
2
kg Khối lượng không được treo sau
J
y
kgm
2
Mô men quán tính theo trục y
c
1
N/m Độ cứng lò xo trước
c
2
N/m Độ cứng nhíp sau
k
1
Rad Góc xoay của thân xe quanh trọng tâm
Z mm Dịch chuyển thẳng đứng của thân xe
Z
1
N Phản lực pháp tuyến lên cầu trước
Z
2
N Phản lực pháp tuyến lên cầu sau
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page vii
DANH MỤC BẢNG
STT Tên Bảng Trang
1.1. Thông số kỹ thuật xe bus 60 chỗ (xe DAEWOO GDW6901HG3) 9
1.2. Hệ số bám trên các loại đường 28
1.3. Phụ thuộc của hệ số bám ψ
x
vào tốc độ chuyển động V (trị số % so
với giá trị hệ số bám ban đầu) 29
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page viii
2.2. Mô hình dao động khi phanh xe 35
2.3. Thí nghiệm xác định độ cứng của lốp 43
3.1. Đồ thị thay đổi lực pháp tuyến Z
1,
Z
2
, trong quá trình phanh xe. 47
3.2. Đồ thị thay đổi lực bám F
bám1
, F
bám2
trong quá trình phanh 48
3.3. Ảnh hưởng của vận tốc ban đầu đến hiệu quả phanh 50
3.4. Ảnh hưởng của tải trọng Q đến hiệu quả phanh 51
3.5. Ảnh hưởng của hệ số bám đến hiệu quả phanh 52
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 1
MỞ ĐẦU
1. Tính cấp thiết của đề tài
thống an toàn trên xe mà đặc biệt là hệ thống phanh. Phanh là hệ thống
an toàn chủ động hết sức quan trọng nên việc nghiên cứu hoàn thiện và nâng
cao hiệu quả phanh cũng như những tính chất động lực học của xe khi phanh
ngày càng được quan tâm.
Trong cuộc sống thường ngày ở các đô thị thì việc phát triển kinh tế gắn
liền với việc chống ùn tắc giao thông, mà một trong những giả pháp hữu hiệu
chống ùn tắc ở các đô thị là phát triển mạng lưới phát triển giao thông công cộng,
đặc biệt là phương tiện xe bus.
Cụ thể, năm 2004, với 41 tuyến xe bus và gần 700 đầu xe, Transerco đã vận
chuyển được 285,3 triệu hành khách, vượt 16% so với kế hoạch và tăng 64% so
với năm 2003. Hoạt động xe bus của Transerco đã được chọn là một trong 10 sự
kiện kinh tế - xã hội tiêu biểu trong năm của thủ đô. Liên tục trong các năm tiếp
theo với việc không ngừng đầu tư đổi mới phương tiện, nâng cao chất lượng
phục v, mở rộng vùng phục vụ, hình ảnh những chiếc xe bus sắc đỏ vàng với
thương hiệu “Hanoibus” dã dần trở nên thân thuộc với người dân thủ đô, trở
thành phương tiện giao thông công cộng chủ lực của Hà Nội. Sau 10 năm (2004-
2014), xe bus Hà Nội đã “mua được thói quen” đi lại bằng phương tiện công
cộng của người dân. Luồng tuyến tăng 2,4 lần, lượng xe tăng 4 lần và khách đi xe
bus tăng 30 lần. Đến nay, lượng hành khách của Transerco đã vượt trên 450 triệu
khác/năm. Hơn thế, xe bus đã có những đóng góp tích cực trong việc giảm ùn tắc
và đảm bảo an toàn giao thông trên địa bàn. [11]
Những thành tựu của xe bus Hà Nội trong 10 năm qua là rất đáng ghi nhận,
nhưng trên thực tế là trong mắt không ít người dân, hình ảnh xe bus không phải
lúc nào cũng thân thiện. Đâu đó vẫn còn hiện tượng những chiếc xe bus bỏ bến,
phục vụ xe còn khiến hành khách chưa hài lòng, hay những chiếc xe bus nhả
khói đen hoặc một số vụ tai nạn gây chết người còn diễn ra do chất lượng
phương tiện hay những lý do khác Vì thế, mục tiêu của Transerco là không
ngừng nâng cao chất lượng phục vụ, trong đó yếu tố kỹ thuật của xe bus cũng là
vấn đề rất được quan tâm.
Vì vậy tôi chọn đề tài “Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả
1.1. Sự phát triển của ngành vận tải ô tô
Từ khi đất nước đổi mới, kinh tế Việt Nam đã tứng bước phát triển và có sự
tăng trưởng của mọi mặt trong mọi lĩnh vực và đời sống của nhân dân ngày càng
được nâng cao. Trong quá trình công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước thì ô tô
dần trở thành phương tiện đi lại cũng như để vận chuyển hàng hóa đáp ứng nhu
cầu thiết yếu của con người đồng thời góp phần to lớn thúc đẩy nền kinh tế phát
triển. Muốn đất nước phát triển thì giao thông vận tải cũng phải phát triển, do đó
giao thông đường hàng không, đường thủy và đường bộ ngày càng phát triển.
Mỗi loại có một ưu thế riêng, nhưng ở đây ta chỉ xét đến nghành đường bộ, có
thể nói ở đường bộ thì ô tô là số một với khả năng vận chuyển và cơ động. Ô tô
có thể hoạt động ở mọi địa hình từ đồng bằng, miền núi, trung du và vận chuyể
một lượng hàng hóa nhiều hơn bất cứ một loại phương tiện nào. Vì vậy phát triển
nghành công nghiệp ô tô sẽ góp phần thúc đẩy tăng trưởng nền kinh tế của đất
nước. Bởi công nghiệp ô tô phát triển thì kéo theo hàng loạt nghành công nghiệp
khác phát triển theo như là: Kim loại, hóa chất, cơ khí, điện tử, tự động hóa, năng
lượng.v.v
Ở Việt Nam nền công nghiệp ô tô hiên nay gồm :
+ Các công ty liên doanh như: Toyota Việt Nam, Ford Việt Nam, Vidamco,
Honda Việt Nam, GM Việt Nam
+ Các công ty cơ khí quốc doanh như: Công ty ô tô 1-5, công ty ô tô 3-2,
công ty ô tô Hòa Bình, tổng công ty cơ khí GTVT Sài Gòn (Sam co),
+ Các doanh nghiệp tư nhân như: Vinasuki Xuân Kiên, ô tô Trường Hải,
Mới đây thủ tướng chính phủ đã ký quyết định phê duyệt quy hoạch phát
triển nghành công nghiệp ô tô Việt Nam đến năm 2020, tầm nhìn đến năm 2030
với mục tiêu phát triển nghành này trở thành nghành công nghiệp quan trọng của
đất nước, đáp ứng tối đa nhu cầu thị trường nội địa về các loại xe tải, xe khách
thông dụng và một loại xe chuyên dụng; phấn đấu trở thành nhà cung cấp linh
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 5
Xe bus là loại xe khách trong thành phố có thiết kế chỗ ngồi và chỗ đứng
cho hành khách (sức chứa = số ghế ngồi + vị trí đứng có tay vịn).
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 6
Về màu sơn: Có màu sơn đặc trưng theo mẫu đã quy định. Hiện nay tại Hà
Nội quy định xe bus là màu vàng đỏ.
Về thông tin niêm yết trên xe:
+ Bên ngoài xe: Niêm yết số hiệu tuyến, điểm đầu, điểm cuối của tuyến lên
phía trước xe, số điện thoại đường dây nóng phái kính sau xe.
+ Hai bên thành xe: Niêm yết giá vé và số điện thoại của doanh nghiệp,
công ty
+ Bên trong xe: Hành trình của tuyến bus (lộ trình tuyến); Biển kiểm soát
của xe; Trách nhiệm của hành khách đi xe bus (Nội quy đối với hành khách) và
một số nội dung cam kết chất lượng phục vụ của doanh nghiệp, công ty
1.2.3. Tính năng kỹ thuật của xe bus 60 chỗ (xe DAEWOO GDW6901HG3)
Xe DEAWOO GDW6901HG3 là loại xe được công ty TNHH xe bus
DEAWOO Việt Nam sản xuất, lắp giáp trên cơ sở các cụm chi tiết, tổng thành,
hệ thống của ô tô GDW6901HG-7 do DEAWOO GUILIN Trung Quốc sản suất.
Xe DEAWOO GDW6901HG3 là loại xe có hệ thống truyền lực bằng cơ
khí, ly hợp một đĩa dạng ma sát khô, trợ lực khí nén. Hộp số có 5 số tiến, 1 số lùi,
có cầu sau chủ động.
Hệ thống treo phụ thuộc, nhíp lá dạng nửa elip, giảm trấn thủy lực giúp xe
giảm tối đa các rung động từ mặt đường và chịu tải tốt.
Với bán kính quay vòng theo vết bánh xe trước phía ngoài là 8,77 m, mô
men xoắn 883N.m giúp xe vận hành mạnh mẽ và linh hoạt.
Hệ thống lái trợ lực giúp người lái luôn thoải mái và nhệ nhàng khi điều
khiển trong vận hành.
Động cơ DL06, Diesel, 4 kỳ, 6 xi lanh thẳng hàng, tăng áp mạnh mẽ, bền bỉ
và kinh tế.
ở thân xe bên phải gồm: 01 cửa xoay ở phía trước lốp trước và 01 cửa xoay ở
phía trước lốp sau.
Cửa thoát hiểm và dụng cụ phá cửa thoát hiểm (loại búa nhỏ bọc nhựa)
đuợc bố trí hai bên thân xe.
Gương chiếu hậu bố trí ở đầu xe, mỗi bên guơng, đảm bảo cho người lái
quan sát được không gian phía sau bên ngoài thân xe.
Hệ thống cột chống tay vịn bố trí dọc lối đi, đảm bảo tại cácvị trí cho hành
khách đứng thuận lợi.
Gạt mưa gồm 02 chiếc được bố trí nằm ngang dưới kính phía trước ô tô.
Thông số kỹ thuật của xe bus 60 chỗ (xe DAEWOO GDW6901HG3) được
thể hiện trong bảng 1.1 sau:
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 9
Bảng 1.1. Thông số kỹ thuật xe bus 60 chỗ ( DAEWOO GDW6901HG3)
TT THÔNG SỐ ĐƠN VỊ TRỊ SỐ
1 Chiều dài cơ sở mm 4200
2 Kích thước bao:
Dài x Rộng x Cao
mm
9000x2450x3160
3 Khoảng sáng gầm xe mm 170
4 Vệt bánh xe: Trước/sau mm 2050/1800
5 Khối lượng bản thân kg 8000
6 Khối lượng toàn bộ cho phép
tham gia giao thông
kg 11900
T
ỉ số nén17,4:1
11
Đường kính xilanh x hành trình
pít tông
mmxmm 100x125
12
Công suất động cơ/số vòng quay
trục khuỷu
kW/(v/ph)
184/2500
13 Mô men xoắn lớn nhất/ Số vòng
quay trục khuỷu
N.m/(v/ph)
883/1400
14
Phương thức cung cấp nhiên liệu
Phun nhiển liệu điện tử
15 Vị trí bố trí động cơ trên khung xe
ỷ số truyền c
ơ c
ấu lái22,4:1
23 Ắc quy
2 x 12V x 150Ah
24 Máy phát
24V x 150A
25 Máy đề
24V x 4,5kW
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 10
1.2.3.2. Sơ đồ chung hệ thống phanh xe bus 60 chỗ
Xe bus 60 chỗ (xe DAEWOO GDW6901HG3) là xe được sử dụng hệ thống
phanh khí nén, đây là hệ thống phanh thường sử dụng ở ô tô có trọng tải lớn.
Hình 1.2 sau đây là sơ đồ hệ thống phanh của xe bus 60 chỗ.
Hình 1.2. Hệ thống phanh khí nén.
Trong đó:
1- Máy nén khí
2- Bộ điều chỉnh áp suất
3- Bộ lọc nước và làm khô không khí
4- Cụm van chia và bảovệ
5,6- Bình chứa khí nén mạch I, II
7- Van phân phối khí
8- Bầu phanh trước
+ Giao thông nội bộ đô thị chiếm tỷ lệ rất lớn trong lưu lượng giao thông.
+ Việc sử dụng đất xây dựng còn nhiều khó khăn.
+ Quy hoạch giao thông phải tuân theo quy hoạch kiến trúc đô thị.
Đường đô thị có chức năng làm cho giao thông đô thị tiện lợi, nhanh chóng
và an toàn. Giao thông là cầu nối giữa sản xuất với sản xuất, sản xuất với tiêu
dùng, sản xuất với lưu thông, nối liền các khu dân cư với nhau, với các khu trung
tâm, nhà ga, bến cảng Đường đô thị còn giúp liên hệ thuận tiện với mạng lưới
giao thông ngoài đô thị.
Nhìn chung tại các đô thị ở Việt Nam thì giao thông vẫn chưa thể đáp ứng
được lượng tham gia giao thông của người dân, vẫn còn xảy ra các hiện tượng tác
đường ở các đô thị và điển hình là thủ đô Hà Nội mặc dù đã được các nghành
chức năng tìm đủ mọi cách để khắc phục như là phân làn, phân tuyến hay chia
giờ làm việc của các công sở, trường học nhưng tình trạng ùn tắc vẫn cứ sảy ra.
Về kết cấu của đường giao thông đô thị thì chủ là đường giải nhựa,chất
lượng tương đối tốt.
1.4. Vấn đề an toàn giao thông
Từ xưa đến nay, vấn đề an toàn giao thông luôn là một vấn nạn lớn đối với
các nước đã và đang phát triển. Bởi lẽ giao thông là huyết mạch của mỗi quốc
gia. An toàn giao thông đang là vấn đề rất lớn và cần thiết trong đời sống của mỗi
người dân. Nhưng hiện nay, tai nạn giao thông vẫn xảy ra với con số gia tăng.
Đó là hồi chuông cảnh tỉnh mọi người trong toàn xã hội phải thay đổi thái độ
sống, thực hiện tốt an toàn giao thông.
Theo khảo sát, tai nạn giao thông có thể do nhiều nguyên nhân. Có thể có
các nguyên nhân như:
+ Nguyên nhân chủ quan:
- Trình độ chuyên môn yếu kém
Về kiến thức là những hiểu biết của người lái xe tích lũy được từ quá
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 13
Hàng năm số phương tiện tăng bình quân từ 12-15%, chủ yếu là phương tiện cá
Học viện Nông nghiệp Việt Nam – Luận văn Thạc sỹ Khoa học Kỹ thuật
Page 14
nhân.
+ Nguyên nhân kỹ thuật của phương tiện:
- Tình trạng kỹ thuật của xe không ở trạng thái tốt
- Các thông số kết cấu không hợp lý
- Các hư hỏng sự cố bất thường của kết cấu
Các quốc gia tiên tiến đã thống kê tỷ lệ này nằm trong phạm vi:
Người lái: (72 - 80)%
Môi trường: (18 - 23)%
Kỹ thuật ô tô: (1,5 - 5)%
Các nguyên nhân không xác định khoảng 1%, với trạng thái xe hoạt động
trên các xa lộ có tốc độ trung bình 60 - 80km/h.
1.5. Tổng quan về phanh ô tô
1.5.1. Nhiệm vụ và yêu cầu hệ thống phanh trên ô tô
1.5.1.1. Nhiệm vụ quá trình phanh
Quá trình phanh ô tô là quá trình tạo ra lực cản chuyển động, làm giảm vận tốc
đến giá trị mong muốn hoặc đến khi ô tô dừng hẳn. Hoặc giúp ô tô có thể đứng yên
trên dốc. Nói chung trên ô tô máy kéo cũng như nhiều thiết bị máy móc khác khác
người ta thường sử dụng lực ma sát sinh ra ở cơ cấu phanh. Trên ô tô lực ma sát sẽ
tạo ra mômen cản chuyển động quay các bánh xe.
Xét theo góc độ biến đổi năng lượng, quá trình phanh là quá trình biến đổi
động năng chuyển động của ô tô thành nhiệt năng sinh ra tại các bề mặt ma sát
như giữa má phanh với các đĩa ma sát, với trống phanh hay tại bề mặt ma tiếp
xúc giữa lốp xe với mặt đường, giữa các phần tử vật liệu chế tạo bánh xe. Chính
vì vậy, để hệ thống phanh hoạt động hiệu quả nó phải thoả mãn một loạt các yêu
cầu riêng.
1.5.1.2. Các yêu cầu đối với hệ thống phanh
Chất lượng tổng hợp của hệ thống phanh chính được đánh giá bằng các chỉ
tiêu sau:
1.5.2.1. Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh
Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cân bằng
lực kéo khi phanh ôtô như sau:
Copyright: Tài liệu đại học ©