Báo cáo Thí nghiệm về dao động của khung vỏ xe ô tô

BCN VSAE CATD Bộ Công nghiệp Hội Kỹ s− ô tô Việt Nam Trung tâm phát triển công nghệ ô tô =====o0o===== Báo cáo tóm tắt khoa học kỹ thuật Dự án Hoàn thiện thiết kế, Công nghệ chế tạo và lắp ráp dòng xe mini buýt thông dụng 6 ữ 8 chỗ ngồi mang nh∙n hiệu Việt Nam Mã số: KC.05.DA.13 Phần thí nghiệm Thí nghiệm: 05 Thí nghiệm về dao động của khung vỏ xe ô tô 6091-12 07/9/2006 Hà Nội, 06-2006 Bản quyền 2006 thuộc Trung tâm Phát triển Công nghệ Ô tô Đơn vị sao chép toàn bộ hoặc từng phần tài liệu này phải gửi đến Giám đốc Trung tâm Phát triển Công nghệ ô tô trừ tr−ờng hợp sử dụng với mục đích nghiên cứu Mục lục 1. Đặt vấn đề .........................................................................................................1 2. Thiết bị thí nghiệm đo dao đông ......................................................................1 2.1 Thiết bị đo dao động........................................................................................1 2.2 Tính năng của thiết bị .....................................................................................1 2.3 Thông số kỹ thuật của thiết bị ........................................................................2 2.4 Mô tả chức năng các bộ phận của thiết bị thí nghiệm.....................................3 2.5 Thủ tục khởi tạo...............................................................................................6 2.6 Thủ tục đo....................................................................................................... 7 2.7 Đặc tr−ng kỹ thuật đo dao động ô tô .............................................................45 3. Thí nghiệm đo dao động .................................................................................45 3.1 Mục đích .......................................................................................................45 3.2 Các thông số cần xác định đ−ợc sau thí nghiệm ..........................................46 4 Thị nghiệm lần 1: Thí nghiệm trên xe TOYOTA Corolla Altis .......................46 4.1 Chuẩn bị thí nghiệm .....................................................................................46 4.2 Chuẩn bị kỹ thuật xe thí nghiệm ..................................................................46 4.3 Điều kiện thí nghiệm.....................................................................................47 4.4 Nội dung thí nghiệm .....................................................................................47 4.5 Kết quả thí nghiệm .......................................................................................47 Phần phụ lục - 1 - 1. Đặt vấn đề: Dao động của ôtô có ảnh h−ởng xấu đến con ng−ời. Trong ôtô, dao động luôn tồn tại cùng với quá trình động học của xe mà không bao giờ có thể triệt tiêu đ−ợc. Đánh giá phải tiến hành qua các phép đo thực nghiệm, th−ờng là đo dao động của các hệ thống, các cụm, cũng nh− toàn xe. Đo dao động th−ờng nhằm đánh giá trạng thái làm việc theo đặc tính của các hệ thống, các cụm, xác định nguồn gây ra va đập. Mức dao động quá giới hạn cho phép tại các cụm, các hệ thống thể hiện sự bất th−ờng trong quá trình vận hành của chúng, dựa trên cơ sở đó để chẩn đoán các h− hỏng có thể xẩy ra. 2. Thiết bị thí nghiệm đo dao động 2.1. Thiết bị đo dao động: Sử dụng thiết bị đo dao động kiểu SERVO, MODEL VM-5112, hãng sản xuất IMV - Nhật. VM-5112 là thiết bị đo dao động kiểu SERVO dùng để đo các dao động băng tần thấp nh− dao động địa chấn, dao động công trình, dao động của xe cộ và tàu biển... Sự xử lý dạng sóng của gia tốc, vận tốc và chuyển vị là cần thiết đối với việc phân tích dữ liệu động nh− chế độ dao động, phân tích phổ, tần số tự nhiên, hệ số tắt dần và độ nghiêng... 2.2. Tính năng của thiết bị: - Độ chính xác cao và bộ ổn định cao nhờ bộ thu thập gia tốc kiểu Servo. - Đo l−ờng các đại l−ợng nh− gia tốc, vận tốc, chuyển vị, độ nghiêng... - Dải tần số của đo gia tốc là DC-100Hz cho phép đo đ−ợc các dao động băng tần thấp. - Sử dụng đơn vị SI. - Đồng hồ sẽ hiển thị giá trị tính toán là mức dao động từ các dạng sóng đ−ợc ghi lại ở băng tần thấp. Đồng hồ chỉ ra các giá trị đỉnh(giá trị trung bình x 2/π ) và thiết bị không đo đ−ợc các dao động có tần số nhỏ hơn 0.4Hz. - 2 - - Mức chuyển vị là mmP-P. 2.3. Thông số kỹ thuật của thiết bị 1. Dải đo l−ờng: - Gia tốc: 0.1 – 1000 cm/s2 - Vận tốc: 0.02 – 100 cm/s2 - Chuyển vị: 0.06 – 100 mmP-P 2. Dải tần số: - Gia tốc: DC – 100 Hz± 5% - Vận tốc: 1 – 50 Hz± 5% - Chuyển vị: 1 – 20 Hz± 5% 3. Đồng hồ chỉ thị: - Gia tốc và vận tốc: Giá trị đỉnh (giá trị trung bình x 2/π ) - Chuyển vị: Giá trị đỉnh - đỉnh (giá trị trung bình x 2/π ) - Dải đồng hồ: 0.4 Hz – 100 Hz ± 2% 4. Bộ lọc tần số thấp: - Tần số cắt: 1, 10, 30, 50, 100 Hz, OFF - Đặc điểm: f0= xấp xỉ, -3 dB - Hệ số suy giảm: Trên f0 –18 dB/octave 5. Độ nghiêng: 300 toàn bộ thang đo(0.523599 rad) Độ = 10 )(1 VageOutputVoltSine− 6. Đầu ra: - Đầu ra hiển thị: ± 5V tàon bộ thang đo, tải trên 10 ΩK - Đầu ra sau Panel: ± 5V toàn bộ thang đo, tải trên 10 ΩK 7. Dải nhiệt độ: 0 – 500C 8. Độ ẩm: 0 – 85% RH 9. Nguồn: 100VAC, 1 pha, tần số 43- 63 Hz - 3 - - Dải cho phép: 90 – 110 VAC. - Năng l−ợng tiêu thụ: D−ới 25A(1-3 kênh). 2.4. Mô tả chức năng các bộ phận của thiết bị thí nghiệm: Mặt tr−ớc của Panel VA 5112 Hình 2.1. Mặt tr−ớc của PANEL VA 5112 STT Mô tả 3 Đèn 4 Đồng hồ 5 Công tắc lựa chọn AC-DC 6 Công tắc lựa chọn gia tốc kế V-H 7 Công tắc lựa chọn VIB-ZERO 8 Bộ điều chỉnh ZERO 9 Công tắc lựa chọn gia tốc, vận tốc, chuyển vị 10 Công tắc lựa chọn dải đo 11 Công tắc lựa chọn bộ lọc tần số thấp 12 Đầu ra hiển thị 13 Nút điều chỉnh điện áp - 4 - 3. Đèn: Đèn sáng chỉ thị có nguồn. 4. Đồng hồ: Chỉ thị mức dao động, điện áp định dạng, điện áp bù, độ nghiêng và mức kiểm tra gia tốc kế. 5. Công tắc lựa chọn AC – DC: Khi đặt ở DC thì tần số DC sẽ đ−ợc đo l−ờng. Khi đặt ở AC thì tần số từ 0.1 Hz và các thành phần DC sẽ bị cắt. 6. Công tắc lựa chọn gia tốc kế V – H: Khi đặt ở H khi gia tốc kế đ−ợc đặt theo chiều ngang. Đặt ở V khi gia tốc kế đặt theo chiều đứng. 7. Công tắc lựa chọn VIB. – ZERO: Mức dao động đ−ợc chỉ thị đ−ợc khi công tắc đặt ở VIB và điện áp bù, điện áp định dạng và độ nghiêng đ−ợc thực hiện. 8. Bộ điều chỉnh ZERO: Điều chỉnh 8 cho 4 hiển thị “0” với 7 đặt ở ZERO. 9. Công tắc lựa chọn: Dùng để lựa chọn đo gia tốc, vận tốc, chuyển vị. 10. Công tắc lựa chọn dải đo: Dùng để lựa chọn dải đo cho phép theo mức dao động. Tính toán mức dao động với bảng quy đổi đơn vị. 11. Công tắc lựa chọn bộ lọc tần số thấp: Làm suy giảm tần số trên 2, 10, 30, 50, 100 Hz và OFF (f0= -3 dB) bởi –18dB/octave. 12. Đầu ra hiển thị: Dùng để nối với thiết bị đầu cuối để hiển thị dạng sóng với thang đo đầy đủ là V5± . Nối với tải trên ΩK10 . 13. Nút điều chỉnh điện áp. Mặt sau của Panel VM 5112 14. Đầu ra: Dùng để nối với thiết bị đầu cuối để hiển thị dạng sóng với thang đo đầy đủ là V5± . Nối với tải trên ΩK10 . 15. Đầu nối cảm biến đầu vào: Dùng để nối với cáp của đầu đo. 16. Công tắc kiểm tra đầu đo: Khi ấn nút này, một tín hiệu t−ơng đ−ơng với 4Hz, 1cm/s2 sẽ đ−ợc tạo ra và đi tới đầu đo. D−ới chế độ kiểm tra đặt (10) ở 1000 cm/s2 và (9) tại ACC. 17. Thiết bị đầu cuối GND – COM: Khi thiết bị đầu cuối không đ−ợc nối đất thì nối ngắn mạch giữa GND và COM bằng thanh ngắn mạch. Bỏ thanh nối này khi đã đ−ợc nối đất. 18. Cáp nguồn. 19. Cầu chì bảo vệ quá dòng. 20. Công tắc ON/OFF. - 5 - H ình 2.2. M ặt sau của PA N E L V A 5112 - 6 - STT Mô tả 14 Đầu ra 15 Đầu nối cảm biến đầu vào 16 Công tắc kiểm tra đầu đo 17 Thiết bị đầu cuối GND-COM 18 Cáp nguồn 19 Cầu chì bảo vệ quá dòng 20 Công tắc ON/OFF 2.5. Thủ tục khởi tạo * Ch−a bật nguồn - Công tắc (5) AC-DC đ−ợc đặt tại DC. - Công tắc lựa chọn V – H đ−ợc đặt ở “V” khi đầu đo đ−ợc đặt thẳng đứng và công tắc đ−ợc đặt ở “H” khi đầu đo đặt nằm ngang. - Công tắc VIB.-ZERO đặt tại “CAL.T.ZERO”. - Công tắc (9) đặt tại “ACC.TILT” * Bật nguồn - Điều chỉnh ZERO: Đặt công tắc lựa chọn dải đo (10) tại “X1000” và điều chỉnh nút ZERO (8) cho đến khi đồng hồ (4) hiển thị “0” (điểm giữa). Làm t−ơng tự nh− trên với các dải đo X300, X100, X1. - Kiểm tra đầu đo 1: Đặt công tắc VIB.-ZERO (7) tại “VIB”, và công tắc (10) tại “X1000” và công tắc (11) tại “100Hz”. Đồng hồ (4) hiển thị giá trị “1.0” khi bấm nút thử (16). - Kiểm tra đầu đo 2: Đặt công tắc (6) Tại H và công tắc (7) Tại “CAL.T.ZERO”. Đồng hồ đo (4) chỉ thị “0.99” khi đặt đầu đo thẳng đứng và chỉ thị “0.01” khi đổi ng−ợc chiều đầu đo. - 7 - 2.6 Thủ tục đo: - Tuỳ theo phép đo mà ng−ời sử dụng đặt công tắc AC-DC. - Tuỳ theo cách đặt đầu đo mà ng−ời sử dụng đặt công tắc V-H: Tại “H” khi đầu đo đặt nằm ngang và tại “V” khi đầu đo đặt thẳng đứng. *. Đo gia tốc: Đặt (7) tại “VIB”, công tắc (9) tại “ACC” và lựa chọn bộ lọc (11) tại thang đo bất kỳ. Lựa chọn dải đo (10) để đồng hồ (4) không v−ợt quá thang đo. Nối máy chỉ thị dạng sóng với đầu ra (12) ở mặt tr−ớc của thiết bị để xem dạng sóng. *. Đo chuyển vị: Đặt (7) tại “VIB”, công tắc (9) tại “DISP” và lựa chọn bộ lọc (11) tại thang đo bất kỳ. Lựa chọn dải đo (10) để đồng hồ (4) không v−ợt quá thang đo. Nối máy chỉ thị dạng sóng với đầu ra (12) ở mặt tr−ớc của thiết bị để xem dạng sóng. - 8 - 2.7. Đặc tr−ng kỹ thuật đo dao động ôtô: a. Đại l−ợng đo: * Đại l−ợng mong muốn: - Dịch chuyển của vỏ xe, vận tốc, gia tốc và tần số dao động của chúng. * Đại l−ợng đo trực tiếp: - Gia tốc dao động vỏ xe. b. Điều kiện đo: * Điều kiện thử nghiệm trên đ−ờng Asphal trong dải tốc độ sử dụng của xe. * Điều kiện thời tiết tốt, đảm bảo theo TCVN quy định. c. Đơn vị đo: Sử dụng đơn vị SI nh− bảng sau: Thông số Đơn vị dạng đơn giản Hệ số thay đổi Đơn vị theo hệ SI Độ 0 ‘ 180/π 10800/π rad Gia tốc m/s 2 G 1 9.80665 m/s 2 Ga1 1 cm/s2 Tần số(chu kỳ) S-1 1 Hz Nhiệt độ C0 +273.15 K 3. Thí nghiệm đo dao động: 3.1. Mục đích: Tiến hành đo dao động 2 lần Lần 1: Thí nghiệm trên xe TOYOTA Corolla Altis Địa điểm: tại Đại Lải - Vĩnh Phúc Lần 2: Thí nghiệm trên xe minibus 8 chỗ ngồi Địa điểm: trên quốc lộ 1 tuyến đ−ờng Hà Nội - Lạng Sơn Để đo tần số, biên độ rung các tấm panel vỏ xe. Xác định biên độ(dịch chuyển) dao động của vỏ xe. - 9 - 3.2. Các thông số cần xác định đ−ợc sau thí nghiệm: Các thông số dao động: + Biên độ (dịch chuyển) dao động của vỏ xe trong quá trình hoạt động. + Phổ dao động. 3.3. Ph−ơng pháp thí nghiệm: Ph−ơng pháp đo dao động: + Sử dụng ph−ơng pháp đo gia tốc rung của các tấm panel cùng với các cảm biến và thiết bị đo chuyên dụng có khả năng ghi, phân tích để xây dựng đặc tính biên độ tần số. + Xử lý số liệu đo bằng các phần mềm chuyên dụng và toán học nhằm đạt đ−ợc các thông số theo yêu cầu. 4. Thí nghiệm lần 1: Thí nghiệm trên xe TOYOTA Corolla Altis - Thời gian: 15/02/2006 - Địa điểm: Đại Lải - Vĩnh Phúc 4.1 Chuẩn bị xe thí nghiệm: - Xe thí nghiệm: TOYOTA Corolla Altis. 4.2. Chuẩn bị kỹ thuật xe thí nghiệm: Tr−ớc khi thí nghiệm, xe đ−ợc kiểm tra, điều chỉnh toàn bộ tình trạng kỹ thuật theo tiêu chuẩn đăng kiểm Việt Nam. Các nội dung chuẩn bị xe thí nghiệm gồm: - Rửa xe. - Kiểm tra đồng bộ của xe. - Kiểm tra làm việc của động cơ và HTTL. - Bơm và kiểm tra áp suất lốp. - Kiểm tra vận tốc và các chỉ số của đồng hồ tốc độ. - Kiểm tra điều chỉnh hệ thống phanh. - Kiểm tra điều chỉnh hệ thống lái. - Kiểm tra nồng độ khí xả. - 10 - - Kiểm tra hệ thống đèn chiếu sáng, còi, đèn tín hiệu. - Kiểm tra sự cố định chắc chắn các cánh cửa, gioăng kính. 4.3. Điều kiện thí nghiệm: a. Đối với xe: + Xe thí nghiệm Corolla Altis; đã đ−ợc kiểm tra chuẩn bị kỹ thuật nh− trình bày ở trên. + Tải trọng xe khi thí nghiệm: 4 ng−ời/4 ng−ời. + Xe đ−ợc đóng kín các cửa kính; hệ thống điều hoà nhiệt độ đặt ở chế độ làm việc trung bình. b. Điều kiện nơi thử nghiệm: + Đo trên đoạn đ−ờng này có chất l−ợng, cách xa khu dân c−, mật độ xe thấp phù hợp điều kiện thí nghiệm, ít ảnh h−ởng tới kết quả đo. + Đo trên đ−ờng trong điều kiện thời tiết tốt, đảm bảo các yêu cầu về điều kiện đo đ−ợc qui định trong TCVN 5136-90: không m−a, không có gió mạnh, đ−ờng khô ráo, nhiệt độ ngoài trời trung bình 270C. 4.4 Nội dung thí nghiệm: Tiến hành thí nghiệm trên đ−ờng đối với ôtô Corolla Altis tại dải tốc độ 40km/h, 50km/h, 60km/h. 4.5. Kết quả thí nghiệm: Số liệu đo đ−ợc khi thử nghiệm là gia tốc theo thời gian, đ−ợc l−u trữ trên máy tính và đ−ợc sử lý dữ liệu bằng phần mềm Vib3D. - 11 - A. V= 40km/h - Lần đo 1: - Lần đo 2: - 12 - - Lần đo 3: - 13 - - Lần đo 4: - Lần đo 5: - 14 - - Lần đo 6: - Lần đo 7: - 15 - - Lần đo 8: - 16 - - Lần đo 9: - Lần đo 10: - 17 - - Lần đo 11: B. V= 50km/h - Lần đo 1: - 18 - - Lần đo 2: - Lần đo 3: - 19 - - Lần đo 4: - Lần đo 5: - 20 - - Lần đo 6: - Lần đo 7: - 21 - C. V= 60km/h - Lần đo 1: - Lần đo 2: - 22 - Lần đo 3: - Lần đo 4: - 23 - - Lần đo 5: - Lần đo 6: - 24 - - Lần đo 7: - Lần đo 8: - 25 - 3.11. Tính toán, xử lý kết quả đo: Kết quả đo là các tín hiệu gia tốc theo thời gian. Để nhận đ−ợc các kết quả nh− vận tốc, dịch chuyển cần tiến hành tính toán. Cách đơn giản nhất là thực hiện phép tích phân. Xử lý kết quả tính toán bằng phép phân tích phổ, tức là với các điểm dữ liệu theo thời gian, dùng phép biến đổi Fourier để nhận đ−ợc các dữ liệu trong vùng tần số. phần phụ lục