Đang tải... (xem toàn văn)
NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CẢN GIẢM CHẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO TRỰC TIẾP Tác giả Nguyễn Trịnh Nguyên, Nguyễn Văn Trà, Phan Minh Hiếu, Lê Quang Trí, Nguyễn Văn Tuấn Anh Ngày xuất bản 2017 Hội thảo KỶ YẾU HỘI NGHỊ KHOA HỌC CÔNG NGHỆ TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ – ĐỘNG LỰC 2017 Tập 1 Số phát hành ISBN: 978 – 604 – 73 – 5602 – 7 Trang 281-285 Nhà xuất bản ĐẠI HỌC QUỐC GIA THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH
HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM NGHIÊN CỨU VÀ CHẾ TẠO THIẾT BỊ XÁC ĐỊNH HỆ SỐ CẢN GIẢM CHẤN BẰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO TRỰC TIẾP Nguyễn Trịnh Nguyên1, Nguyễn Văn Trà2, Phan Minh Hiếu1, Lê Quang Trí1, Nguyễn Văn Tuấn Anh1 Trường Đại học Nông Lâm Thành phố Hồ Chí Minh Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội TÓM TẮT: Các nghiên cứu dao động ô tô không ngừng tăng lên năm gần đây, cho thấy quan tâm không nhỏ nhà khoa học vấn đề nâng cao chất lượng độ êm dịu khả bám đường ô tô Trong nước, việc nghiên cứu dao động ô tô phần lớn thực dạng nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thử nhiệm mô Các thông số kết cấu phần tử hệ thống treo như: độ cứng phần tử đàn hồi, hệ số cản giảm chấn tham khảo từ tài liệu xác định phương pháp lý thuyết Bài báo trình bày phương pháp xác định hệ số cản giảm chấn trực tiếp, mơ hình thiết bị cho kết sát với thực tế Từ khóa: hệ thống treo tơ, hệ số cản giảm chấn, thí nghiệm hệ thống treo ô tô GIỚI THIỆU Như trình bày sơ lược phần tóm tắt, nội dung nghiên cứu báo, nghiên cứu hệ thống treo sở lý thuyết hầu hết sử dụng thông số kết cấu hệ thống giá trị cố định, chưa có nghiên cứu cụ thể xác định rõ giá trị thực để làm kiện đầu vào cho toán lý thuyết Do vậy, việc thiết kế hệ điều khiển cho hệ thống treo đại nhiều khoảng cách so mơ lý thuyết thực nghiệm hệ điều khiển hệ thống thực CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 PHƯƠNG PHÁP ĐO GIÁN TIẾP Trong phương pháp đo gián tiếp nhằm xác định hệ số cản giảm chấn hệ dao động, người ta thường xác định chúng công thức tổng quát, nghiên cứu này, nhóm tác giả tiến hành thực nghiệm đo lường mơ hình hệ thống treo ¼ xe thực [1] Các thông số kết cấu dùng lý thuyết phần lớn xác định thông qua tài liệu tham khảo xác định thực nghiệm thông qua phép đo gián tiếp Trong phương pháp này, giá trị thông số kết cấu hầu hết số Trên thực tế cho thấy thông số thay đổi theo điều kiện đầu vào khác cho hệ thống treo tải trọng, điều kiện làm việc,… Trong nội dung nghiên cứu báo này, nhóm tác giả tiến hành xác định phương pháp đo có, nghiên cứu chế tạo thiết bị đo có khả đo trực tiếp giá trị đánh giá yếu tố nó, từ giúp xác định xác hệ số cản giảm chấn Hình Mơ hình thí nghiệm hệ thống treo theo mơ hình ¼ xe Mơ hình thực nghiệm thiết kế theo mơ hình lý thuyết ¼ xe [2] Trang 281 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM z2 M C2 z1 K2 m C1 Thí nghiệm với tải trọng định Thời gian biến dạng Điểm bắt đầu kết thúc đo Khoảng biến dạng Hình 3: Phân tích kết thí nghiệm CHẾ TẠO THIẾT BỊ ĐO K1 z0 Hình 2: Mơ hình lý thuyết ¼ xe Trên thiết bị thí nghiệm, việc tạo xung kích thích cho hệ dao động tiến hành phương pháp cho hệ rơi tự do, khoảng cách rơi tương ứng thay đổi theo bước cm, tải trọng thay đổi với bước tương ứng 10 kg 2.2 CƠ SỞ XÂY DỰNG PHƯƠNG PHÁP ĐO TRỰC TIẾP Phương pháp đo trực tiếp nhóm tác giả sử dụng theo phương pháp phân tích thứ nguyên đại lượng cần đo Đại lượng cần đo hệ số cản giảm chấn hệ thống treo với đơn vị N.s/m Để xác định hệ số cản giảm chấn với ba thông số vật lý trọng lượng, biến dạng dài, thời gian, nhóm tác giả cố định đại lượng vật lý cho tất phép đo khảo sát hai đại lượng vật lý lại [3][4] Cụ thể nghiên cứu này, đại lượng biến dạng dài giảm chấn làm việc thay đổi để đánh giá ảnh hưởng hành trình làm việc giảm chấn, khối lượng thêm vào dùng để ghi nhận kết giúp đánh giá ảnh hưởng hệ số cản giảm chấn qua tải trọng Kết đo cuối phân tích thành giá trị thứ nguyên hệ số cản giảm chấn thông qua ba đại lượng vật lý hình: Thiết bị thu thập số liệu thiết kế dựa thiết kế chip PSoC Các tài nguyên chíp cấu hình cho phép đọc vào chuyển đổi tín hiệu tương tự sang tín hiệu số dùng để đọc giá trị cảm biến vị trí tuyến tính Cảm biến vị trí tuyến tính giúp ghi nhận thay đổi chiều dài làm việc giảm chấn hai trường hợp giảm chấn nén giảm chấn trả Tín hiệu truyền máy tính cổng USB thông qua mạch chuyển đổi chuẩn giao tiếp UART USB Quá trình đo thu thập số liệu khái quát theo sơ đồ khối sau:[5] Cảm biến vị trí tuyến tính Chuyển đổi tượng tự - số (ADC) Vi xử lý PsoC4(ARM Cortex-M0) Mạch thu thập số liệu Chuyển đổi UART-USB Phần mềm thu thập số liệu Biểu đồ quan sát Phân tích kết Máy tính Hình Sơ đồ khối q trình đo thu thập số liệu Hình Mạch thu thập số liệu dùng cho thiết bị Trang 282 HỘI NGHỊ KHCN TỒN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Cảm biến vị trí tuyến tính giúp xác định khoảng làm việc giảm trấn, có thơng số sau: - Hành trình 400 mm - Khoảng điện áp VDC đến VDC - Điện trở k - Sai số ±0.05% Hình Cảm biến vị trí tuyến tính KTC-400 Trên mơi trường máy tính, để thu thập, hiển thị lưu kết đo từ tín hiệu gửi máy tính qua mạch thu thập số liệu Nhóm tác giả xây dựng ứng dụng đo lường máy tính dựa vào tảng LabVIEW Q trình đọc xử lý tín hiệu LabVIEW sau:[6][7] Hình 9: Hình ảnh thiết bị thực tế thực thí nghiệm Đối tượng thí nghiệm giảm chấn xe Toyota Vios 2005 tháo rời phần tử đàn hồi KẾT QUẢ VÀ ĐÁNH GIÁ Kết trình đo xác định hệ số cản giảm chấn giúp hiểu rõ ảnh hưởng điều kiện làm việc đến hệ số cản giảm chấn Sự ảnh hưởng hành trình làm việc đến giá trị giảm chấn thể qua hai biểu đồ: 5000 Khoi luong 70 Kg Khoi luong 80 Kg Khoi luong 90 Kg Khoi luong 100 Kg Khoi luong 110 Kg Khoi luong 120 Kg Khoi luong 130 Kg Khoi luong 140 Kg Khoi luong 150 Kg Khoi luong 160 Kg 4500 Hình 7: Màn hình làm việc thiết bị đo Kgiamchan (N.s/m) 4000 3500 3000 2500 2000 1500 20 40 60 80 100 120 Hanh trinh lam viec (mm) Hình 10: Sự ảnh hưởng hành trình làm việc đến hệ số cản giảm chấn nén 4400 4200 Khoi luong 30 kg Khoi luong 40 kg Khoi luong 50 kg Khoi luong 60 kg Khoi luong 70 kg Khoi luong 80 kg Khoi luong 90 kg Khoi luong 100 kg Khoi luong 110 kg Khoi luong 120 kg 4000 3800 Hình 8: Màn hình làm việc phần mềm phân tích liệu Kgiamchan tra (kg) 3600 3400 3200 3000 2800 2600 2400 2200 2000 1800 1600 1400 10 12 Hanh trinh lam viec (cm) Hình 11: Sự ảnh hưởng hành trình làm việc đến hệ số cản giảm chấn trả Trang 283 HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM Ảnh hưởng tải trọng tác dụng đến hệ số cản giảm chấn trình giảm chấn nén trả thể hai biểu đồ sau: Hanh trinh lam viec 9cm K giam chan dich chuyen 3cm K giam chan dich chuyen 6cm K giam chan dich chuyen 9cm K giam chan dich chuyen 12cm 4500 4000 Kgiamchan nen (N.s/m) Khoi luong thi nghiem 70kg Khoi luong thi nghiem 90kg Khoi luong thi nghiem 110kg Khoi luong thi nghiem 130kg Khoi luong thi nghiem 150kg 3500 3000 2500 500 1000 Thoi gian (ms) 2000 Hình 15: Giảm chấn làm việc trả với hành trình cm 1500 60 80 100 120 140 160 Khoi luong (Kg) Hình 12: Sự ảnh hưởng tải trọng đến hệ số cản giảm chấn nén 11000 He so can giam chan (N.s/m) Kgiamchan tra (N.s/m) 4000 3000 250 200 250 Ktra3cm Ktra12cm Knen3cm Knen12cm 10000 hanh trinh 3cm hanh trinh 6cm hanh trinh 9cm hanh trinh 12cm 200 12000 9000 8000 7000 6000 5000 4000 3000 2000 1000 0 2000 50 100 150 300 Khoi luong (kg) 1000 50 100 150 Khoi luong (Kg) Hình 13: Sự ảnh hưởng tải trọng đến hệ số cản giảm chấn trả Biểu đồ Hình 14 15 biểu thị trạng thái làm việc giảm chấn nén với hành trình cm trả với hành trình cm Hình 16: Xác định hệ số cản giảm chấn đồ thị kết Để chọn hệ số cản giảm chấn chung cho hệ số cản giảm chấn nén trả cần xác định khoảng tải trọng làm việc Trong nghiên cứu này, tải trọng cho mơ hình ¼ xe [200:250] kg, đồ thị ta xác định hệ số cản giảm chấn K=5756 N.s/m KẾT LUẬN Hanh trinh lam viec 6cm (cm) Khoi luong thi nghiem 30kg Khoi luong thi nghiem 50kg Khoi luong thi nghiem 70kg Khoi luong thi nghiem 90kg Khoi luong thi nghiem 110kg 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 Thoi gian (ms) Hình 14: Giảm chấn làm việc nén với hành trình cm Trang 284 Các kết đo lường q trình thí nghiệm với nhiều điều kiện khác cho thấy hành trình làm việc giảm chấn tải trọng tác dụng tỉ lệ thuận với hệ số cản giảm chấn Hệ số cản giảm chấn trả lớn hệ số cản giảm chấn nén Khi hồi quy đơn biến hệ số cản giảm chấn theo ảnh hưởng tải trọng tác dụng cho thấy hành trình làm việc giảm chấn có liên quan đến hệ số góc đường quan hệ hệ số cản giảm chấn tải trọng tác dụng Kết nghiên cứu giúp xác định xác hệ số cản giảm chấn cho mơ tính tốn, kiện quan trọng đầu vào thiết kế hệ thống treo có điều khiển cần biết xác hệ số cản trường hợp nén trả Đồng thời xác HỘI NGHỊ KHCN TOÀN QUỐC VỀ CƠ KHÍ - ĐỘNG LỰC NĂM 2017 Ngày 14 tháng 10 năm 2017 Trường ĐH Bách Khoa – ĐHQG TP HCM định quan hệ toán học hệ số cản giảm chấn với thông số vật lý khác thay đổi theo điều kiện làm việc Kết giúp dự đốn hệ số cản giảm chấn sử dụng phương pháp điều khiển đại thiết bị giúp xác định phân tích hệ số cản giảm chấn, sản phẩm có ý nghĩa quan trọng phục vụ nghiên cứu sâu hệ thống treo thiết bị tăng tính trực quan giảng dạy hệ thống treo Nghiên cứu thiết kế chế tạo thành công TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyen, Nguyen Trinh, Nguyen Văn Tra, and Do Van Dung "Nghiên cứu chế tạo mơ hình hệ thống treo ¼ xe phục vụ cho nghiên cứu thử nghiệm" Proceedings Of The National Science And Technology Conference On Mechanical – Transportation Engineering (Nscmet 2016) Vol No ISBN: 978-604-950042-8 Nhà xuất Bách Khoa Hà Nội, 2016 [2] Vũ Đức Lập "Dao động ô tô" Nhà xuất Quân đội Nhân dân Hà Nội, 2011 Trang 85 [3] Austin, Stephen A., et al The direct measurement of damping coefficients using an inverse eigenvalue method No NUWCNL-TR-10195 NAVAL UNDERSEA WARFARE CENTER NEWPORT DIV NEW LONDON CT NEW LONDON DETACHMENT, 1992 [4] Austin, Stephen A., et al "Method for determining damping coefficients." U.S Patent No 5,410,906 May 1995 [5] Thắng, Cao Diệp, et al "Lập trình C hệ thống nhúng" Lập trình C hệ thống nhúng (2016): 175 [6] Johnson, Gary W LabVIEW graphical programming Tata McGraw-Hill Education, 1997 [7] Wells, Lisa K., and Jeffrey Travis LabVIEW for everyone: graphical programming made even easier Prentice-Hall, Inc., 1996 RESEARCH AND MANUFACTURE EQUIPMENT FOR DETERMINATION DAMPING COEFFICIENT BY DIRECT METHOD OF MEASURING ABSTRACT: Automobile oscillation studies have been steadily increasing in recent years, these things show great interest of scientists in matters of improving the quality of smooth and safe motion In the country, automotive oscillation studies have been done by theoretical research combined with simulation experiment In previous studies, structural parameters of the elements in the suspension system such as spring stiffness and value of damping eferenced from scientific documents or determined by theoretical method This article presents a method of directly determine the damping value, by model and equipment, this method gives more realistic results Keywords: automotive suspension, determine the damping value, experiment automotive suspension Trang 285 ... Phương pháp đo trực tiếp nhóm tác giả sử dụng theo phương pháp phân tích thứ nguyên đại lượng cần đo Đại lượng cần đo hệ số cản giảm chấn hệ thống treo với đơn vị N.s/m Để xác định hệ số cản giảm chấn. .. liên quan đến hệ số góc đường quan hệ hệ số cản giảm chấn tải trọng tác dụng Kết nghiên cứu giúp xác định xác hệ số cản giảm chấn cho mơ tính tốn, kiện quan trọng đầu vào thiết kế hệ thống treo... với hệ số cản giảm chấn Hệ số cản giảm chấn trả lớn hệ số cản giảm chấn nén Khi hồi quy đơn biến hệ số cản giảm chấn theo ảnh hưởng tải trọng tác dụng cho thấy hành trình làm việc giảm chấn có