Tóm tắt Luận án Nghiên cứu công nghệ thu hồi để tái sử dụng năng lượng bằng hệ thống truyền động thủy lực khi phanh xe cơ giới - Luyện Văn Hiếu

Từ một số kết quả tổng hợp ở thí nghiệm 2 được thể hiện thông qua biểu

đồ Hình 4.15; 4.16; 4.17 và 4.18 đã chỉ ra được khả năng thu hồi năng lượng

của mô hình hệ thống phanh thu năng lượng động năng ở các tay số theo

tốc độ tương ứng:

Trường hợp xe đi với tay số 1, vận tốc phanh ban đầu vo=7.5km/h, năng

lượng động năng Ev=5746(J), thời gian phanh khoảng tph= 2(s), gia tốc

phanh trung bình avtb=1.04(m/s2), dầu thủy lực thu được được Vf=0.00023

m3(0,23 lit), áp suất tăng lên đến pg =86,3 (bar), năng lượng thu được Eamax

= 1982(J), đạt tỉ lệ thu α = 34.5%;

0.23

0.83

2.33

5.17

-

1.00

2.00

3.00

4.00

5.00

6.00

Test, No 1 (Vo = 7.5

km/h, pgo = 85bar)

Test, No 2 (Vo = 15

km/h, pgo = 85bar)

Test, No 3 (Vo = 30

km/h, pgo = 85bar)

Test, No 4 (Vo = 50

km/h, pgo = 85bar)

Test, No 1

(Vo = 7.5

km/h, pgo =

85bar)

Test, No 2

(Vo = 15

km/h, pgo =

85bar)

Test, No 3

(Vo = 30

km/h, pgo =

85bar)

Test, No 4

(Vo = 50

km/h, pgo =

85bar)

Ev (J) 5746 22984 91937 255380

Eamax (J) 1982 7298 22809 62957

Eamax/Ev (%) 34.50 31.75 24.81 24.65

0

50000

100000

150000

200000

250000

300000

Năng lượng (J)23

Trường hợp xe đi với tay số 2 và vo=15km/h, năng lượng động năng

Ev=22984(J) thời gian phanh khoảng tph= 6(s), gia tốc phanh trung bình

avtb=0.64(m/s2), dầu thủy lực tích được Vf=0.00083 m3(0,83 lít), áp suất

tăng lên đến pg =89.75 (bar), năng lượng thu được Eamax = 7298(J), đạt tỉ lệ

thu α=31.75%;

Trường hợp xe đi với tay số 3 và vo=30km/h, năng lượng động năng

Ev=91937(J), thời gian phanh khoảng tph= 15(s), gia tốc phanh trung bình

avtb=0.56(m/s2), dầu thủy lực tích được Vf=0.00233 m3(2,33 lít), áp suất

tăng lên đến pg =99.63 (bar), năng lượng thu được Eamax = 22809(J), đạt tỉ

lệ thu α = 24.81%;

Trường hợp xe đi với tay số 4 và vo=50km/h, năng lượng động năng

Ev=255380(J), thời gian phanh khoảng tph= 35(s), gia tốc phanh trung bình

avtb=0.4(m/s2), dầu thủy lực tích được Vf=0.00517 m3(5,17 lít), áp suất

tăng lên đến pg =124,22 (bar), năng lượng thu được Eamax = 62957(J), đạt tỉ

lệ thu α=24.65%.

pdf27 trang | Chia sẻ: trungkhoi17 | Lượt xem: 352 | Lượt tải: 0download
Bạn đang xem trước 20 trang tài liệu Tóm tắt Luận án Nghiên cứu công nghệ thu hồi để tái sử dụng năng lượng bằng hệ thống truyền động thủy lực khi phanh xe cơ giới - Luyện Văn Hiếu, để xem tài liệu hoàn chỉnh bạn click vào nút DOWNLOAD ở trên
ết hợp với nghiên cứu thực nghiệm vật lý có tham khảo các kết quả nghiên cứu ở trong nước và quốc tế. + Nghiên cứu lý thuyết: Mô hình lý thuyết phù hợp với môi trường Matlab-Simulink được xây dựng, các đặc tính công tác được nghiên cứu và đánh giá. + Nghiên cứu thực nghiệm: Hệ thống được thiết kế, lựa chọn, chế tạo, lắp đặt, thử nghiệm, tỉ lệ thu năng đã được đánh giá và so sánh với kết quả nghiên cứu lý thuyết. 1.4. Ý nghĩa khoa học và thực tiễn Luận án đã vận dụng nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm để chỉ rõ cụ thể phương pháp thu năng lượng động năng trong quá trình phanh xe chuyên dùng thu gom rác bằng hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bình áp năng thủy lực để tích trữ, năng lượng thu được sẽ được tái sử dụng trên chính phương tiện xe đó. Công nghệ phanh thu năng lượng động năng xe cơ giới ngày càng được sử dụng rộng rãi ở nhiều nước, tuy nhiên ở nước ta nghiên cứu về công nghệ này còn hạn chế, do đó nội dung nghiên cứu của luận án góp phần vào kho nguồn tài liệu bổ trợ cho các nhà sản xuất xe chuyên dùng ở nước ta, thúc đẩy sự phát triển hệ thống phanh thu động năng bằng hệ thống truyền động thủy lực sử dụng bình áp năng thủy lực lắp trên dòng xe chuyên dùng thu gom rác. 1.5. Các điểm mới của luận án đạt được - Đề xuất được cấu hình hệ thống phanh thu năng lượng động năng bằng hệ thống truyền động thủy lực lắp đặt trên xe chuyên dùng thu gom chở rác tải trọng 2,5 tấn; - Thiết kế, chế tạo, lắp đặt và thử nghiệm thành công hệ thống phanh thu năng lượng động năng bằng hệ thống truyền động thủy lực lắp đặt trên đối tượng xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 tấn; - Đánh giá tỉ lệ thu năng của hệ thống phanh thu năng thủy lực trên xe chuyên dùng thu gom rác loại 2,5 tấn theo chế độ vận hành xe như: thay đổi tay số truyền - vận tốc xe, áp suất bình áp năng thủy lực và khối lượng xe; 6 - Có thể khai thác động năng bằng hệ thống phanh thu năng thủy lực kết nối với hộp chia công suất trên dòng xe chuyên dùng thu gom rác loại 2,5 tấn và dòng xe chuyên dùng có tính năng tương đương. 1.6. Cấu trúc của luận án: Trình bày trong 4 chương 2. NỘI DUNG CHÍNH 2.1 Mô hình hệ thống phanh thu năng thủy lực trên xe chuyên dùng thu gom rác 2,5 tấn 2.1.1. Cấu hình hệ thống phanh thu năng thủy lực Hình 2. 10 Cấu hình sơ đồ hệ thống phanh thu năng thủy lực trên xe chuyên dùng thu gom chở rác 2,5 tấn 2.1.2. Mô hình quá trình phanh thu năng thủy lực Hình 2. 2 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh trên đường nằm ngang Phương trình cân bằng lực khi phanh xe trên đường nằm ngang (Hình 2.2) như sau: Pj = Pp1 + Pp2+Ppp+ Pr1 + Pr2 + Pw+ Pη (2.5) pacc Bé ®iÒu khiÓn Arduino Uno R3 V1 Br pacc CLPTO CL §éng c¬ Hép sè sµn Hép PTO S¬ ®å bµn ®¹p phanh V1 CL 1 2 3 4 5 6 8 9 7 ÐT4 (chÕ ®é off) CLPTO Phanh thu n¨ng l­îng Phanh th­êng cña xe 10 11 Ly hîp 12 Ppp v P jPw Pr1 Z1 Z2 Pr2 Pp2 O Y x ba L rbx h A B h w bx G P p1 7 Trong đó: Pj - lực quán tính sinh ra trong khi phanh; Pp1, Pp2 - lực phanh sinh ra ở bánh trước và bánh sau xe do hệ thống phanh ma sát (Hệ thống phanh nguyên bản của xe); Ppp - lực phanh sinh ra ở bánh xe chủ động (bánh sau xe) do hệ thống phanh thu năng thủy lực; Pr1, Pr2 - lực cản lăn ở các bánh trước và bánh sau; Pη - lực cản do ma sát trong hệ thống truyền động; Pw - lực cản không khí; Z1, Z2 - phản lực thẳng góc từ mặt đường lên các bánh xe trước và cách bánh xe sau; Hình 2. 3 Sơ đồ quá trình phanh bằng hệ thống phanh thu năng thủy lực  Tỉ lệ thu năng lượng  Để đánh giá khả năng thu năng của hệ thống phanh thu năng thủy lực, ta xác định tỉ lệ thu năng lượng phanh trong một lần phanh, thông số tỉ lệ thu năng α là thương số giữa năng lượng thu được vào bình tích áp với động năng giảm của xe trong một lần phanh như sau: a v E 100% E    (2.49) Trong đó:  - tỉ lệ thu năng. 1 k go go g a go p V V = k -1 V E 1            (2.50) M bxp Mp §éng c¬ Hép sè MT Hép PTO B¬m thñy lùc Thïng chøa dÇu B×nh tÝch n¨ng Ly hîp i0 iptc §­êng truyÒn c«ng suÊt khi phanh 8 pgo – áp suất làm việc ban đầu của khí [N/m2] Vgo - thể tích làm việc ban đầu của khí tương ứng với pgo [m3] pg - áp suất của khí nén [N/m2] Vg - thể tích của khí khi bị nén tương ứng với pg [m3] Ev – Độ biến thiên động năng của xe ở vận tốc phanh ban đầu vo đến vt Hệ thống phanh thu năng hoạt động trong trường hợp ngắt ly hợp, do đó ta bỏ qua ảnh hưởng của trọng khối quay của cụm bánh đà và các chi tiết có trọng khối nhỏ trên đường truyền lực, biến thiên động năng của xe ở vận tốc phanh ban đầu vo đến vt được xác định: Trong trường hợp thu phanh thu năng đến khi xe dừng vt =0 (Evt=0), động năng xe được xác định: 2 2 o bxi bxo v vo i=1 m.v J ΔE E [ ] 2 2 .ω = = + n (2.52) m – khối lượng xe [kg]; vo- vận tốc xe phanh ban đầu [1/s]; vt- vận tốc xe ở thời điểm ngừng phanh t [1/s]; Jbxi -mô men quán tính bánh xe thứ i [kgm2]; bxo-vận tốc góc bánh xe ở vận tốc phanh ban đầu[rad/s]; bxt-vận tốc góc bánh xe ở thời điểm dừng phanh t[rad/s]; n – số bánh xe 2.1.3. Một số phương án tái sử dụng năng lượng động năng Năng lượng tích trữ được trong quá trình phanh thu năng có thể được tái sử dụng hỗ trợ di chuyển hoặc phục vụ cơ cấu nâng hạ như cấu hình thể hiện phương án hình 2.16 và Hình 2.22; Cấu hình này có thể được ứng dụng trên dòng xe chuyên dùng tự đổ sử dụng thu gom rác và các xe chuyên dùng có tính năng tương đương. 9 Hình 2. 16 Sơ đồ phương án hệ thống thu năng thủy lực và tái sử dụng lại năng lượng vào hệ thống công tác chuyên dùng nâng hạ ben thủy lực (chế độ phanh thu năng) Hình 2. 22 Sơ đồ hệ thống phanh thu năng thủy lực phương án thay cụm bơm thủy lực V1 Bé ®iÒu khiÓn Arduino Uno R3 Br pacc pacc CLPTO CL §éng c¬ Hép sè sµn Hép PTO V1 CL 1 2 4 5 6 7 1011 8 ÐT4 CLPTO 9 Ly hîp 13 12 3 1 6a 6b V1 Bé ®iÒu khiÓn Arduino Uno R3 Br pacc pacc CLPTO CL §éng c¬ Hép sè sµn Hép PTO S¬ ®å bµn ®¹p phanh V1 CL 1 3 5 6 7 8 11 ÐT4 CLPTO Phanh thu n¨ng l­îng Phanh th­êng cña xe 10 Ly hîp V2 V2 4 2 9 12 15 14 13 1 M¹ch ®iÖn ®iÒu khiÓn A B C E 10 2.2 Khảo sát khả năng thu năng của hệ thống phanh thu năng thủy lực bằng chương Matlab - Simulink trên xe chuyên dùng 2,5 tấn. 2.2.1. Kết quả trường hợp phanh khẩn cấp và phanh bằng hệ thống phanh thu năng thủy lực Hình 3. 2 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp Hình 3. 1 Biểu đồ gia tốc xe trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp Hình 3. 2 Biểu đồ quãng đường phanh xe trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp Hình 3. 6 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh trường hợp bằng hệ thống thu năng và trường hợp phanh khẩn cấp Với điều kiện vận tốc phanh ban đầu của xe vo=30km/h, xe không tải m =1700kg (theo biểu thức (2.52) Ev =67631(J)) ta thấy: - Trong trường hợp cần phanh khẩn cấp, hệ thống phanh cơ khí và hệ thống phanh thu năng thủy lực cùng hoạt động, thông số quãng đường phanh và gia tốc phanh đáp ứng được điều kiện an toàn cho xe (quãng đường phanh Sph =9,33 5,0 m/s2), trong 11 trường hợp này hệ thống thu năng thủy lực cùng hoạt động và đã thu được Ea =3079 (J) đạt tỉ lệ thu năng  = 4.55%; - Trong trường hợp nếu xe hoạt động được trong điều kiện đảm bảo, ta có thể phanh hãm xe hoàn toàn bằng hệ thống phanh thu năng thủy lực khi đó năng lượng thu được lên đến Ea = 18429 (J) tỉ lệ thu năng tăng cao đạt đến mức  = 27,25%. 2.2.2. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của áp suất làm việc ban đầu khác nhau pgo Hình 3. 8 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau Hình 3. 15 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh trường hợp pgo khác nhau Với áp suất làm việc ban đầu của bình áp năng, với áp suất càng tăng thì thời gian dừng xe tph cành nhanh (tph = 16,78; 13,8; 11,7; 10,2 s), tỉ lệ thu năng α càng tăng lên (. 2.2.3. Kết quả khảo sát ảnh hưởng của vận tốc phanh ban đầu khác nhau Hình 3. 3 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số Hình 3. 4 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh thu ở các trường hợp vận tốc phanh ban đầu khác nhau theo các tay số 12 Kết quả đã phản ánh rõ ở tất cả các tay số về khả năng thu của hệ thống thu năng thủy lực đều đạt được hiệu quả nhất định, tốc độ xe giảm (Hình 3.1), năng lượng thu được đều đạt được (Hình 3.2), tỉ lệ thu năng có sự ổn định ở trong cùng tay số, tỉ lệ thu năng đạt được cao ở tay số thấp, giảm dần ở tay số cao (Tay số 1, α 33%; Tay số 2, α 30%; Tay số 3, α 27%; Tay số 4, α 24%; Tay số 5, α 22%). Với cùng vận tốc, tỉ lệ thu năng đạt được cao ở tay số thấp; 2.2.4. Khảo sát ảnh hưởng của khối lượng xe Kết quả nghiên cứu ảnh hưởng của thay đổi khối lượng xe theo 3 trường hợp khác nhau: m =1800; 2400; 3000kg, đã chỉ ra rằng với khối lượng xe tăng lên, tỉ lệ thu năng lượng động năng có xu hướng giảm (α = 28,9%; 27,3%; 25,8%). Tuy nhiên mức chênh lệch tỉ lệ thu năng không lớn. Hình 3. 5 Biểu đồ giá trị áp suất bình áp năng trong quá trình phanh thu năng trường hợp khối lượng xe m =1800; 2400; 3000kg Hình 3. 6 Biểu đồ miền giá vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng lượng xe vo =30km/h, pgo=85bar, khối lượng xe m =1800; 2400; 3000kg 2.2.5. Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng riêng bơm đến quá trình phanh thu hồi năng lượng động năng Hình 3. 42 Biểu đồ áp suất bình áp năng trong quá trình phanh thu năng lượng lưu lượng riêng dp khác nhau Hình 3. 7 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng lượng xe lưu lượng riêng dp khác nhau 13 Từ kết quả nghiên cứu quá trình phanh thu năng lượng động năng từ vận tốc ban đầu phanh vo=30km/h, Ev =91937(J) trên xe mô hình để ở tay số 3, cùng áp suất bình áp năng thủy khí đặt ở 85(bar), nghiên cứu quá trình phanh ở 3 trường hợp: dp=8.4cc/rev; 14cc/rev; 25cc/rev; ta nhận thấy, lưu lượng riêng của bơm thủy lực càng lớn năng lượng thu được càng tăng (Ea = 20059; 25066; 33265(J), tỉ lệ thu năng α = 21,8%; 27,3%; 36,2%). 2.3 Khảo sát quá trình tái sử dụng năng lượng từ bình áp năng 2.3.1. Khảo sát ảnh hưởng của lưu lượng riêng mô tơ thủy lực dm Trong nghiên cứu này, ta sử dụng kết quả thu năng trong một lần phanh ở tốc độ 30km/h, ở tay số 3, áp suất làm việc ban đầu pgo =85bar, kết quả thu được áp suất pmax = 101,05 bar, với số liệu này ta sẽ đánh giá khả năng tăng tốc xe khi hoạt động tái sử dụng năng lượng từ mức áp suất pmax = 101,05 bar giảm về đến áp suất dừng hoạt động hệ thống pstop= pgo =85bar. Hình 3. 89 Biểu đồ vận tốc xe trường hợp dm khác nhau Hình 3. 91 Biểu đồ quãng đường di chuyển xe trường hợp dm khác nhau Nhận xét: Năng lượng áp năng thủy lực đã được sử dụng để di chuyển xe ở tay số 1, thể hiện thông qua mức giảm áp suất của bình từ mức áp suất 101.05 bar về mức áp suất dừng pstop = 85 bar và lượng dầu thủy lực cung cấp đến mô tơ thủy lực 2.53 (lit), với cả 2 trường hợp (dm =14cc/rev; 25cc/rev) thì di xe đều di chuyển được quãng đường nhất định (Skeo =13,96 m; 7,82 m), tuy nhiên với lưu lượng riêng càng lớn thì vận tốc xe đạt được càng cao (vmax =4.98 m/s; 7,44 m/s). 2.3.2. Khảo sát ảnh hưởng mức áp suất pga khác nhau 14 Thực tế trong quá trình vận hành xe, mức năng lượng hay mức áp suất bình áp năng từ quá trình thu được là khác nhau, vì vậy ta cần nghiên cứu ảnh hưởng mức áp suất bình áp năng đến khả năng tăng tốc xe, trong nghiên cứu này luận án sẽ đánh giá quá trình tăng tốc xe theo các mức áp suất thu được tích trữ bình áp năng pga =100bar; 125bar; 150bar. Năng lượng tái được sử dụng về mức áp suất làm việc nhỏ nhất của bình, pstop =85 bar. Hình 3. 97 Biểu đồ vận tốc xe trường hợp pga khác nhau Hình 3. 99 Biểu đồ quãng đường di chuyển xe trường hợp pga khác nhau Nhận xét: Kết quả trường hợp khởi hành xe (tay số 1) từ nguồn năng lượng bình áp năng theo các mức áp suất khác nhau, một lần nữa đã thể hiện rõ hơn về khả năng tái sử dụng của hệ thống. Với mức áp suất thu được từ quá trình phanh khác nhau càng lớn (pga= 100; 125;150bar) thì quãng đường di chuyển tăng (Skeomax=13; 29; 40 m), vận tốc xe lớn nhất tăng (vxemax =4,79; 8,47; 11,19 km/h). 2.4 Nghiên cứu thực nghiệm 2.4.1 Mục đích và phạm vi nghiên cứu  Mục đích thực nghiệm Trong nghiên cứu của luận án, chương 4 cần đạt được mục tiêu sau: Đánh giá tính khả thi của mô hình đề xuất, đồng thời kiểm chứng mô hình lý thuyết đã được nghiên cứu ở chương 2, 3 của luận án.  Phạm vi thực nghiệm 15 Thí nghiệm đo các thông số cơ bản là áp suất bình áp năng thủy lực và vận tốc xe trong quá trình phanh từ vận tốc phanh ban đầu vo đến khi dừng xe theo các trường hợp: - Thay đổi áp suất làm việc ban đầu của bình áp năng thủy lực; - Thay đổi vận tốc xe theo các tay số tương ứng; - Thay đổi khối lượng xe khác nhau. 2.4.2 Đối tượng thực nghiệm và phương pháp đo 2.4.2.1 Đối tượng thực nghiệm Đối tượng xe ô tô chuyên dụng thu gom rác loại 2,5 tấn Từ kết quả khảo sát ở chương 3, các thiết bị trên hệ thống phanh thu năng lượng đã được lựa chọn phù hợp với mô hình xe thực nghiệm. Hình 4. 2 Ảnh bơm bánh răng thủy lực trên xe Hình 4. 3 Ảnh van thủy lực điều khiển Hình 4. 4 Ảnh thiết bị đồ hồ đo áp suất, cảm biến thủy lực và công tắc áp suất trên hệ thống 16 Hình 4. 5 Ảnh thùng chứa dầu thủy lực và nguồn điện ắc quy Để điều khiển hoạt động của hệ thống trong quá trình phanh, bộ điều khiển đã được thiết kết bằng chương trình Proteus và sử dụng Card Arduino Uno R3 đã được nạp code chương trình hoạt động theo lưu đồ thuật toán điều khiển như sơ đồ hình 4.7. Vì tín hiệu điều khiển từ Card Arduino Uno R3 có điện áp tối đa 5V, do đó để điều khiển hoạt động van điện từ điện áp 24V, luận án đã chế tạo thêm phần mạch khuếch đại công suất ta sử dụng transitor công suất (xem hình 4.6). Hình 4. 6 Ảnh bộ điều khiển sử dụng mạch Arduino Uno R3 gắn trên ca bin xe Hình 4. 7 Lưu đồ thuật toán điều khiển mô hình hệ thống thu năng thủy lực 2.4.2.2 Phương pháp đo Thông số cơ bản trong quá trình đo là áp suất bình áp năng thủy lực và vận tốc xe được đã được xây dựng.  Đo vận tốc xe B¾t ®Çu Cã CLPTO? Có Br ? Pacc < Pmax? Göi tÝn hiÖu ®Õn V1 Sai KÕt thóc §óng §óng Sai Sai §óng ChÕ ®é t¸i sö dông Có CL ? Sai §óng KÕt nèi PTO 17 Để đo vận tốc xe trong quá trình phanh xe, luận án đã xây dựng hệ thống đo có dạng như sơ đồ như Hình 4.8; Hình 4. 8 Sơ đồ cấu trúc đo vận tốc xe trên mô hình thí nghiệm xe chuyên dùng Hệ thống đo được thực hiện dựa trên nguyên lý đếm xung, cánh xung bằng thép được gắn ở đầu trục bánh xe, mỗi lần cánh xung quay đến vị trí lắp cảm biến tiệm cận (cảm biến từ điện), cảm biến hoạt động xác nhận bằng tín hiệu dạng điện áp, tín hiệu này có mức điện áp theo nguồn điện cấp (tác giả sử dụng nguồn điện 12V có sẵn trên ô tô để cấp cho cảm biến). Điện áp tiếp nhận cổng digital ở mạch Arduino có mức điện áp tối đa 5V, do đó ta sử dụng linh kiện điện tử bộ cách ly quang PC817 [65] [66] để chuyển đổi hạ áp sang tín hiệu có mức điện áp phù hợp với mạch Arduino 5V, nguồn 5V được lấy từ bo mạch Arduino, tín hiệu này được cung cấp đến chân digital số 2 trên mạch Arduino, từ tín hiệu dạng xung này thông qua chương trình đã được viết và nạp vào mạch Arduino ta sẽ đo được vận tốc xe theo thời gian thực, giá trị đo được là vận tốc (km/h) theo trục thời gian giây (s).  Đo áp suất bình áp năng thủy khí Để đo áp suất bình áp năng thủy khí trên phương tiện di chuyển, luận án đã xây dựng được mô hình đo số liệu áp suất bình tích năng thủy lực của hệ thống phanh có sơ đồ như Hình 4.9. Hệ thống đo áp suất bình áp năng thủy lực được xây dựng sử dụng Card Arduino kết nối với máy tính, thông qua chương trình Matlab được mở rộng chạy thêm nền tảng ứng dụng Arduino IO để kết nối chương trình Matlab với card Arduino thông qua cổng USB để thu nhận dữ liệu từ cảm biến theo 18 thời gian thực, tín hiệu từ cảm biến là dạng điện áp được cấp đến chân Analog A0 trên Card Arduino Uno R3. Kết quả giá trị tín hiệu đo được theo đơn vị áp suất là bar, trục thời gian là giây (s). Hình 4. 9 Sơ đồ cấu trúc đo áp suất bình áp năng thủy khí trên mô hình thí nghiệm xe chuyên dùng 2.5 Kết quả thực nghiệm Kết quả giá trị đo được là giá trị áp suất bình áp năng thủy khí (giá trị tín hiệu đo) là bar, giá trị tín hiệu đo vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng lượng động năng là km/h và trục thời gian là giây, trên cơ sở quy hoạch thực nghiệm ta có được kết quả thí nghiệm: 2.5.1 Kết quả thực nghiệm 1: Thực nghiệm ảnh hưởng của áp suất làm việc ban đầu đến quá trình phanh thu năng lượng động năng Hình 4. 10 Biểu đồ quá trình giảm tốc độ trong quá trình phanh xe thu năng lượng xe chạy ở tay số 3, theo 3 mức pgo khác nhau - 5 10 15 20 25 30 35 40 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 V ận t ốc ( k m /h ) Thời gian(s) Test, pgo=75bar Test, pgo=85bar Test, pgo=95bar 19 Từ kết quả trên cho ta thấy, từ vận tốc phanh ban đầu quá trình phanh thu năng diễn ra: Trường hợp 1: ở mức áp suất pgo=75 bar, thời gian phanh là 16s, gia tốc phanh trung bình là 0,52 (m/s2); Trường hợp 2: ở mức áp suất pgo=85 bar, thời gian phanh là 15s; gia tốc phanh trung bình 0,56 (m/s2); Trường hợp 3: ở mức áp suất pgo= 95 bar, thời gian phanh là 14s, gia tốc phanh trung bình là 0,60 (m/s2); Hình 4. 11 Biểu đồ áp suất bình áp năng thủy khí trong quá trình phanh xe thu năng lượng với mức pgo khác nhau. Hình 4. 12 Biểu đồ thể tích dầu thu được trong quá trình phanh xe thu năng lượng với mức pgo khác nhau. - 20 40 60 80 100 120 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 1 7 1 8 Á p s u ất ( ba r) Thời gian (s) Thực nghiệm, pgo=95bar Thực nghiệm, pgo=85bar Thực nghiệm, pgo=75bar 2.51 2.33 2.14 1.90 2.00 2.10 2.20 2.30 2.40 2.50 2.60 Thực nghiệm, pgo=75bar Thực nghiệm, pgo=85bar Thực nghiệm, pgo=95bar T hể t íc h dầ u (l it ) 20 Hình 4. 13 Biểu đồ tỉ lệ thu năng trong quá trình phanh xe thu năng lượng với mức pgo khác nhau. Khi xe phanh ở tốc độ ban đầu 30km/h, năng lượng động năng của xe ở vận tốc ban đầu Ev tính theo công thức tính (3.43) là 91937(J), từ Hình 4.11, 4.12 và 4.13 chỉ ra rằng: Trường hợp 1: ở áp suất pgo=75 bar, áp suất thu được lớn nhất là 88(bar), thể tích dầu thủy lực thu được 2,51(lít), năng lượng thu được 21600(J) đạt tỉ lệ 23.49%; Trường hợp 2: ở áp suất pgo=85 bar, áp suất thu được lớn nhất là 99.63(bar), thể tích dầu thủy lực thu được 2,33(lít), năng lượng thu được 22809(J) đạt tỉ lệ 24.81%; Trường hợp 3: ở áp suất pgo=95 bar, áp suất thu được lớn nhất là 111.26(bar), thể tích dầu thủy lực thu được 2,14(lít), năng lượng thu được 23408(J) đạt tỉ lệ 25.46%; 2.5.2 Kết quả thực nghiệm 2: Thực nghiệm phanh thu năng lượng xe theo vận tốc ban đầu phanh khác nhau theo tay số tương ứng. Thực nghiệm, pgo=75bar Thực nghiệm, pgo=85bar Thực nghiệm, pgo=95bar Ev (J) 91,937 91,937 91,937 Eamax (J) 21,600 22,809 23,408 Eamax/Ev (%) 23.49 24.81 25.46 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 80000 90000 100000 N ăn g lư ợ n g( J) 21 Hình 4. 14 Biểu đồ áp suất bình áp năng thủy khí trong quá trình phanh xe thu năng lượng theo tay số và vận tốc vo khác nhau Hình 4. 15 Biểu đồ vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng lượng theo tay số và vận tốc phanh ban đầu vo khác nhau - 20 40 60 80 100 120 140 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 Á p su ất b ìn h á p n ăn g (b ar ) Thời gian(s) Test, No 1 (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) Test, No 2 (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) Test, No 3 (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) Test, No 4 (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) - 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 V ận t ố c( k m /h ) Thời gian(s) Test, No 1 (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) Test, No 2 (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) Test, No 3 (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) Test, No 4 (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) 22 Hình 4. 1 Biểu đồ thể tích dầu thủy lực thu được trong bình tích áp năng thủy khí theo các tay số và vận tốc phanh ban đầu vo tương ứng. Hình 4. 17 Biểu đồ năng lượng thu được Eamax và tỉ lệ thu năng α (%) theo động năng Ev(J) ở vo ban đầu tương ứng. Từ một số kết quả tổng hợp ở thí nghiệm 2 được thể hiện thông qua biểu đồ Hình 4.15; 4.16; 4.17 và 4.18 đã chỉ ra được khả năng thu hồi năng lượng của mô hình hệ thống phanh thu năng lượng động năng ở các tay số theo tốc độ tương ứng: Trường hợp xe đi với tay số 1, vận tốc phanh ban đầu vo=7.5km/h, năng lượng động năng Ev=5746(J), thời gian phanh khoảng tph= 2(s), gia tốc phanh trung bình avtb=1.04(m/s2), dầu thủy lực thu được được Vf=0.00023 m3(0,23 lit), áp suất tăng lên đến pg =86,3 (bar), năng lượng thu được Eamax = 1982(J), đạt tỉ lệ thu α = 34.5%; 0.23 0.83 2.33 5.17 - 1.00 2.00 3.00 4.00 5.00 6.00 Test, No 1 (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) Test, No 2 (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) Test, No 3 (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) Test, No 4 (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) Test, No 1 (Vo = 7.5 km/h, pgo = 85bar) Test, No 2 (Vo = 15 km/h, pgo = 85bar) Test, No 3 (Vo = 30 km/h, pgo = 85bar) Test, No 4 (Vo = 50 km/h, pgo = 85bar) Ev (J) 5746 22984 91937 255380 Eamax (J) 1982 7298 22809 62957 Eamax/Ev (%) 34.50 31.75 24.81 24.65 0 50000 100000 150000 200000 250000 300000 N ăn g lư ợ n g (J ) 23 Trường hợp xe đi với tay số 2 và vo=15km/h, năng lượng động năng Ev=22984(J) thời gian phanh khoảng tph= 6(s), gia tốc phanh trung bình avtb=0.64(m/s2), dầu thủy lực tích được Vf=0.00083 m3(0,83 lít), áp suất tăng lên đến pg =89.75 (bar), năng lượng thu được Eamax = 7298(J), đạt tỉ lệ thu α=31.75%; Trường hợp xe đi với tay số 3 và vo=30km/h, năng lượng động năng Ev=91937(J), thời gian phanh khoảng tph= 15(s), gia tốc phanh trung bình avtb=0.56(m/s2), dầu thủy lực tích được Vf=0.00233 m3(2,33 lít), áp suất tăng lên đến pg =99.63 (bar), năng lượng thu được Eamax = 22809(J), đạt tỉ lệ thu α = 24.81%; Trường hợp xe đi với tay số 4 và vo=50km/h, năng lượng động năng Ev=255380(J), thời gian phanh khoảng tph= 35(s), gia tốc phanh trung bình avtb=0.4(m/s2), dầu thủy lực tích được Vf=0.00517 m3(5,17 lít), áp suất tăng lên đến pg =124,22 (bar), năng lượng thu được Eamax = 62957(J), đạt tỉ lệ thu α=24.65%. 2.5.3 Kết quả thực nghiệm 3: Thực nghiệm thay đổi khối lượng xe Với vận tốc phanh ban đầu vo = 30km/h, xe ở tay số 3, thay đổi khối lượng xe ở trường hợp m =1800kg và m=2400kg, kết quả thí nghiệm được thể hiện thông qua các biểu đồ Hình 4.18, 4.19, 4.20 và 4.21 dưới đây. Hình 4. 18 Biểu vận tốc xe trong quá trình phanh thu năng lượng ở trường hợp khối lượng khác nhau - 5 10 15 20 25 30 35 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0 1 1 1 2 1 3 1 4 1 5 1 6 V ận t ố c (k m /h ) Thời gian (s) Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 2400 kg 24 Hình 4. 19 Biểu đồ năng lượng thu được Eamax và tỉ lệ thu năng α (%) theo động năng Ev(J) ở vo ban đầu tương ứng. Hình 4. 20 Biểu đồ thể tích dầu thủy lực thu được trong bình tích áp năng thủy khí theo trường hợp khối lượng xe thay đổi Hình 4. 21Biểu đồ năng lượng thu được Eamax và tỉ lệ thu năng α (%) ở các trường hợp thay đổi khối lượng xe. Từ kết quả thí nghiệm 3 được thể hiện ở biểu đồ Hình 4.18, 4.19, 4.20 và 4.21, nhận xét kết quả nhận được như sau: 5 15 25 35 45 55 65 75 85 95 105 115 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 Á p s uấ t (b ar ) Thời gian (s) Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 2400 kg - 0.50 1.00 1.50 2.00 2.50 Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 2400 kg Thể tích dầu thủy lực Vf (lit) Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 1800 kg Test, No 3, pgo=85bar, Vo = 30 km/h, m = 2400 kg Ev (J) 71,103 91,937 Eamax (J) 19120 22809 Eamax/Ev (%) 26.89 24.81 - 10,000 20,000 30,000 40,000 50,000 60,000 70,000 80,000 90,000 100,000 N ăn g l ư ợ n g ( J) 25 Đối với khối lượng xe m = 1800 kg, thời gian phanh từ vận tốc vo=30km/h xe có năng lượng động năng 71103(J) đến khi xe dừng lại khoảng tph=13(s), gia tốc trung bình avtb=0.64(m/

Các file đính kèm theo tài liệu này:

  • pdftom_tat_luan_an_nghien_cuu_cong_nghe_thu_hoi_de_tai_su_dung.pdf
Tài liệu liên quan