Ảnh hưởng của khối lượng hành khách và hàng hóa đến hệ số ổn định tĩnh ssf của xe

Nội dung text: Ảnh hưởng của khối lượng hành khách và hàng hóa đến hệ số ổn định tĩnh ssf của xe

1. ẢNH HƯỞNG CỦA KHỐI LƯỢNG HÀNH KHÁCH VÀ HÀNG HÓA ĐẾN HỆ SỐ ỔN ĐỊNH TĨNH SSF CỦA XE THE EFFECT OF THE MASS OF PASSENGERS AND GOODS ON VEHICLE TO ITS STATIC STABILITY FACTOR (SSF) (1) KS. Phạm Ngọc Phan Huy, (2)PGS – TS Nguyễn Văn Phụng (1)Trường Cao Đẳng Nghề Nha Trang, (2)Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp.HCM TÓM TẮT Bài báo nghiên cứu ảnh hưởng của khối lượng hành khách và hàng hóa đến hệ số ổn định tĩnh (Static Stability Factor) của xe trên đường. Tính ổn định của ô tô phụ thuộc kết cấu các hệ thống tổng thành như kích thước xe, chiều cao trọng tâm, cách sắp xếp hành khách và hàng hóa trên xe cũng là yếu tố rất quan trọng để tránh tình trạng mất cân đối trọng tâm của xe. Hệ số ổn định tĩnh phụ thuộc vào khối lượng (m) hay SSF = f(m). Qua các thông số kỹ thuật của xe Thaco Hyundai HB120 – SL chọn làm đối tượng nghiên cứu và cơ sở lý thuyết để tính toán các thông số phù hợp với điều kiện hoạt động của xe. Từ đó, xây dựng đồ thị thực nghiệm mối quan hệ giữa hệ số ổn định tĩnh và khối lượng của xe khi đầy tải theo phương pháp nội suy, đưa ra các biện pháp để nâng cao tính ổn định của xe trên đường nhằm đảm bảo an toàn cho xe và hành khách. Từ khóa: Hệ số ổn định tĩnh, khối lượng, chiều cao trọng tâm. ABSTRACT This article studies the effect of the mass of passengers and goods on vehicle to its static stability factor (SSF) during traffic participation. Vehicle’s stability depends on such general specifications as sizes, center position, passengers and goods allocation which ensure the vehicle’s balance. Static stability factor depends on Mass, in other words, SSF = f(m). The author of this article has chosen Thaco Hyundai HB120-SL with its specifications as the subject of this study, and based on available theoretical grounds to calculate figures that suit the vehicle’s operational conditions. Interpolation was used for building an experimental graph on the relationship between the vehicle’s SSF and its mass in the condition of full capacity, figuring out measures that help increase the vehicle’s stability in operation to ensure safety. Keywords: static stability factor, mass, gravity center position.
2. 1. Giới thiệu: Trong thời gian gần đây, với sự phát triển mạnh về loại hình dịch vụ vân tải hành khách bằng xe khách giường nằm do tính tiện ích, thuận lợi mà nó mang lại cho hành khách; cùng với sự phát triển đó là các vấn đề về tai nạn giao thông thảm khốc xảy ra ngày càng nhiều, mà chủ yếu là xe khách giường nằm, bởi rất nhiều nguyên nhân và góp mặt trong những nguyên nhân trên là xe chở quá tải trọng cho phép gây mất ổn định cho xe. Tính ổn định của ô tô khi tham gia giao thông phụ thuộc kết cấu các hệ thống tổng thành như kích thước xe, chiều cao trọng tâm, tốc độ xe, quãng đường phanh, hệ thống treo và việc điều khiển của người lái: Sử dụng phanh, tốc độ xe, cách lái xe, cách sử dụng tay số trên đường vòng, đường đèo dốc. Ngoài ra, tốc độ tối đa, cách sắp xếp hành khách và hàng hóa trên xe cũng là yếu tố rất quan trọng để tránh tình trạng mất cân đối trọng tâm của xe. Xuất phát từ những vấn đề nêu trên, tác giả có hướng nghiên cứu sự ảnh hưởng của khối lượng hành khách và hàng hóa đến hệ số ổn định tĩnh SSF của xe. 2. Mối quan hệ giữa hệ số ổn định tĩnh SSF và khối lượng m: Theo bài báo “ The Pneumatic time_NHTSA, 2/2006” của tác giả H. Keith Brewer et at. Ta có công thức xác định hệ số ổn định tĩnh của ôtô: SSF (Static Stability Factor) Hình 1: Các lực và mô men tác dụng trạng thái tĩnh Hệ số ổn định tĩnh SSF: SSF c 2.hg Trong đó: c: Chiều rộng cơ sở của ôtô; hg: Chiều cao trọng tâm của ôtô
3. *. Khảo nghiệm thực tế: Xác định quan hệ giữa SSF = f(m) Theo phương pháp nội suy và kết quả khảo nghiệm thực tế quan hệ giữa SSF = f(m) ta có được phương trình và đồ thị SFF của xe khách Thaco Hyundai HB – 120 SL: 3 8 y0 1,45 0,267.10 ( x 1250) 1,894.10 ( x 1250)(x 2750) 0,1162.10 11 (x 1250)( x 2750)( x 13710) *. Đồ thị Hình 2: Mối quan hệ giữa SSF và m của xe khách Thaco Hyundai HB – 120 SL
4. 3. Phương pháp giảm chiều cao trọng tâm xe theo hệ số ổn định tĩnh (SSF) khi có tải: Công thức tính SSF ta thấy muốn tăng hệ số ổn định tĩnh SSF thì cần phải giảm chiều cao trọng tâm h0 để làm cho xe chuyển động ổn định trên mặt đường nghiêng ngang, giảm sự nguy hiểm khi quay vòng. Để đảm bảo tính ổn định cao (SSF) khi xe chuyển động có tải, nên giảm chiều cao trọng tâm hành khách, sao cho ht ht 1,4 m m0 h 0 mhk h hk 1,40.16500 13710.1,54 hhk 0,71 Ta có ht → hhk 0,71 m0 mhk 2790 h0 1,54 Như vậy, hàng hóa nên đặt thấp hơn trọng tâm xe (h h0 h h 1,54 0,71 0,83 m ) – Tính cho loại xe khách 2 tầng:  Không tải: m=13710 kG với chiều cao trọng tâm là h0 = 1540 mm  Đầy tải: m= 16500 kG với chiều cao trọng tâm là ht = 1630 mm Đề nghị cách bố trí hành khách theo phương án mới. Để giảm mô men lật cần giảm chiều cao trọng tâm (hg ) xe khi có tải  Theo cách bố trí cũ: Bảng 1: Phương án bố trí các phần tử của xe theo cách bố trí cũ Tầng Phần tử khối lượng Số người, Khối lượng Chiều cao trọng Mô men hành lý (kg) tâm đầy tải (m) lật (kGm) Hành lý 390 0,9 351 1 Hành khách ngồi 2 x 60 120 1,80 216 Hành khách nằm 19 x 60 1140 1,85 2109 2 Hành khách nằm 19 x 60 1140 2,7 3078 Tổng cộng 2790 5754 – Chiều cao trọng tâm và hệ số ổn định tĩnh (SSF) khi xe có khách 5754 21148,15 hg (cũ) = 1,63 m 13710 2790 2,200 SSF 0,67 tg 0,67  330 2.1,63 1 1gh
5.  Theo cách bố trí mới: Bảng 2: Phương án bố trí các phần tử của xe theo cách bố trí cũ Tầng Phần tử khối lượng Số người, Khối lượng Chiều cao trọng Mô men hành lý (kg) tâm đầy tải (m) lật (kGm) Hàng lý 390 0,9 351 1 Hành khách ngồi 2x60 120 1,80 216 Hành khách nằm 30x60 1800 1,85 3330 2 Hành khách nằm 8x60 480 2,7 1296 Tổng cộng 2790 5193 5193 21148,15 hg (mới) 1,59 m 13710 2790 2,200 SSF 0,70 tg 0,69  350 2x 1,59 1 1gh 0 Theo điều kiện bám ngang: chọn n 0, 4 tg 0, 4  gh 21 48' Do đó, theo phương án mới cần bố trí lại hành khách 2 tầng như sau: – Tầng 1: Hành khách ngồi 02 người; nên tăng số lượng hành khách nằm ở tầng 1 – Tầng 2: nên giảm số lượng hành khách nằm ở tầng 2 + Sẽ giảm được chiều cao trọng tâm từ 1,63 m xuống còn 1,59m → mô men lật đổ giảm + Hệ số ổn định tĩnh sẽ tăng: SSF = 0,70/0,67 0 0 + Tăng góc nghiêng ngang mặt đường khi lật: lg h 35 33 0 + Theo điều kiện trượt:  gh 21 48' Đường cong hệ số ổn định tĩnh SSF của xe khách Thaco Hyundai HB – 120 SL Theo phương pháp nội suy và kết quả khảo nghiệm thực tế quan hệ giữa SSF = f(m) ta có được phương trình và đồ thị SFF của xe khách Thaco Hyundai HB – 120 SL theo cách bố trí hành khách mới : y 1,57 10,3.10 5 .(x 1250) 5,083.10 9 (x 1250)(x 7025) 0,1578.10 12 (x 1250)(x 7025)(x 13710)
6.  Đồ thị: Hình 3: Mối quan hệ giữa SSF và m theo cách bố trí mới Thông qua kết quả mô phỏng mối quan hệ giữa hệ số ổn định tĩnh SSF và m trên hình 2 và hình 3 ta thấy SSF đã được tăng lên khi giảm h0 tại các giá trị m nhỏ, tại các giá trị m càng lớn thì sự giảm này có phần ít hơn 4. Kết quả: Từ những nội dung đã thực hiện sau khi thay đổi cách bố trí, cho ta kết quả như sau: - Giảm được chiều cao trọng tâm khi xe có tải: 1,59m/1,63m 0 0 - Tăng được góc nghiêng ngang giới hạn lật đổ của xe: lgh 35 / 31 - Tăng được hệ số ổn định tĩnh: SSF = 0,70/0,67 0 - Góc nghiêng giới hạn theo trượt:  gh 21 48' Thông qua nghiên cứu ở trên, để đảm bảo tính ổn định của xe thì cần tăng số lượng hành khách nằm ở tầng 1 và hạn chế sắp xếp hành khách ở tầng 2 của xe khách 2 tầng, nên sắp xếp hành lý, hàng hóa xuống khoang hành lý để giảm chiều cao trọng tâm của xe.
7.  TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] CATALOG Ô TÔ CHASSIC THACO-HB120SL. [2] PGS – TS Nguyễn Văn Phụng, Lý thuyết tính toán và khái thác sử dụng ôtô, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, [3] PGS – TS Nguyễn Văn Phụng, Tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ô tô, Đại học Công Nghiệp TP. Hồ Chí Minh. [4] TS Lâm Mai Long, Giáo trình Cơ học chuyển động ôtô, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, 2003. [5] Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng, Lý thuyết ôtô và máy kéo, Nhà xuất bản Khoa học kỹ thuật, 2005. [6] Nguyễn Hoài Sơn, Nguyễn Thanh Việt, Bùi Xuân Lâm, Ứng dụng Matlab trong tính toán kỹ thuật, Đại học Sư Phạm Kỹ Thuật TP. Hồ Chí Minh, 2002. [7] H.Keith Brewer et at. The Pneumatic time_NHTSA, 2/2006. [8] Reza N. Jazar. Vehicle dynamics, 2008. GIẢNG VIÊN HƯỚNG DẪN Tp. HCM, ngày 04 tháng 11 năm 2015 Tác giả PGS – TS. Nguyễn Văn Phụng Phạm Ngọc Phan Huy
8. BÀI BÁO KHOA HỌC THỰC HIỆN CÔNG BỐ THEO QUY CHẾ ĐÀO TẠO THẠC SỸ Bài báo khoa học của học viên có xác nhận và đề xuất cho đăng của Giảng viên hướng dẫn Bản tiếng Việt ©, TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT TP. HỒ CHÍ MINH và TÁC GIẢ Bản quyền tác phẩm đã được bảo hộ bởi Luật xuất bản và Luật Sở hữu trí tuệ Việt Nam. Nghiêm cấm mọi hình thức xuất bản, sao chụp, phát tán nội dung khi chưa có sự đồng ý của tác giả và Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật TP. Hồ Chí Minh. ĐỂ CÓ BÀI BÁO KHOA HỌC TỐT, CẦN CHUNG TAY BẢO VỆ TÁC QUYỀN! Thực hiện theo MTCL & KHTHMTCL Năm học 2016-2017 của Thư viện Trường Đại học Sư phạm Kỹ thuật Tp. Hồ Chí Minh.