Công nghệ hệ thống lái chủ động trên Sơmi rơmóoc nhiều trục góp phần vào hiện đại hóa phương tiện vận chuyển hàng hóa

Thứ tư, 12 Tháng chín 2018 10:01 PDF.  Array In Array  Email

   Cùng với sự phát triển của ngành ôtô nói chung, các tổ hợp đoàn xe sơmi rơmóoc và rơ moóc cũng dần được chú trọng. Khi mà phương tiện này ngày càng chiếm tỷ trọng cao trong vận chuyển hàng hóa bằng đường bộ. Loạt bài này tác giả xin giới thiệu hệ thống lái chủ động trên sơmi rơmóoc nhiều trục (3 hoặc 4) và loại sơmi rơmóoc siêu trường siêu trọng của hãng Breeman Netherlands và Hàn Quốc.


   1. Hệ thống treo và lái chủ động trên tổ hợp đoàn xe nhiều trục


   Tại sao có hệ thống lái cho sơmi rơmoóc? Khi xem xét câu hỏi này về mặt lý thuyết, chúng ta hãy bắt đầu với việc điều khiển mâm kéo, điều này có thể giải thích đơn giản hơn lúc đó sẽ thấy rằng trục lái điều khiển bằng thủy lực có nhiều lợi thế hơn khi điều khiển mâm xoay. Có rất nhiều lý do tại sao sơmi rơmoóc phải có hệ thống lái là vì:


   - Phù hợp với yêu cầu pháp lý về bán kính quay vòng của đoàn xe.


   - Giảm hao mòn lốp.


   - Giảm không gian quay - tăng khả năng chịu tải.


   - Giảm mức tiêu hao nhiên liệu.


   - Giảm việc quay trở nhiều.


   - Giảm hư hỏng bề mặt đường.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 1. Hệ thống lái trên sơmi rơ móoc hiện đại
BaiVietthang9 BVT 1
Hình 2. Động học quay vòng trên sơmi rơ móoc trục cố định.


   Xem xét chi tiết, điều gì sẽ xảy ra khi tổ hợp đang chuyển; các bánh trước (2) của bánh dẫn hướng trên đầu kéo. Nếu đường tâm của trục này cùng với trục sau của đầu kéo được chiếu vào trong, chúng giao nhau tại điểm P, được gọi là tâm quay tức thời.


   Cả đầu kéo đang quay về điểm này với một góc lái liên tục; đồng thời sơmi rơmooc quay mâm kéo vào trong cho đến khi đường tâm của tâm cụm trục sau của nó cũng đi qua điểm P.


   Trong thực tế, đường này không trùng khớp chính xác với đường tâm của trục, nhưng nằm ít về phía sau. Vị trí của đường tâm phụ thuộc vào tốc độ quay vòng, tạm thời ta không cần phải xem xét điều này.


   Phân tích: bây giờ ta vẽ vòng tròn với tâm P, tiếp tuyến với các lốp xe của tâm cụm trục sau, tạo nên quay bán kính quay vòng của sơmi rơ mooc, nó sẽ được nhìn thấy rằng các lốp xe của cụm trục sau sơmi rơ mooc và phía trước ở bên ngoài những vòng tròn này. Lốp sẽ bị chà xuống mặt đường, chứ không phải là cán qua mặt đường và kết quả lốp rất nhanh hao mòn.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 3. Động học quay vòng trên sơmi rơ móoc 2 trục cố định.


   Giả sử tưởng tượng là bây giờ, một trục được lấy ra và hai trục còn lại được đặt ở vị trí trên đường tâm cụm cầu sau nhìn từ điểm P. Nếu vòng tròn tiếp tuyến hiện được vẽ qua lốp xe, nó có thể được nhìn thấy không có chuyển động trượt ngang của lốp, nhưng lốp vẫn bị xoắn trên bề mặt đường; điều này dẫn đến giảm hao mòn lốp rất nhiều. Tuy nhiên, do nhưng yêu cầu về phân bố tải, cần trục thứ ba mới là trục lái.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 4. Động học quay vòng trên sơmi rơ móoc 2 trục cố định, trục 3 là trục lái.


   Nếu trục thứ ba (tâm trục cụm cầu sau) được điều khiển sao cho đường tâm của nó cũng đi qua điểm P, chiều dài cơ sở WB vẫn không đổi và mặt trên lốp của hai trục trước vẫn xem như là song song. Trục được điều chỉnh chính nó với điểm P, hạn chế mòn lốp rất tốt.


   Một trường hợp trong thực tế mà chúng tôi khảo sát, một công ty có hai sơmi rơmoóc. Trung bình có trên 6 lốp xe (nước ngoài chủ yếu lốp đơn), sơmi rơ móoc thứ nhất cần lốp mới sau 75.000km. Đối với chiếc số 2 trung bình là 240.000 km, trung bình sẽ tiết kiệm đươc $8,250,00 một năm. Khoản tiết kiệm chính xác sẽ phụ thuộc vào loại hàng hóa vận chuyển, khả năng vận hành của người lái xe.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 5. So sánh hiệu quả kinh tế 2 mẫu sơmi rơmóoc.


   b) Giảm bán kính quay vòng (Reducing turning space)

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 6. Các bán kính quay vòng trên sơmi rơmóoc 2 trục cố định, trục 3 là trục lái.


   Nếu một xe đầu kéo chạy trên một vòng tròn có bán kính D, đoạn bán dẫn ba trục sẽ quay về mâm kéo sao cho đường tâm của tâm cụm trục sau đi qua điểm P. Khoảng cách ngắn nhất từ phía hông sơmi rơmoóc đến điểm P, được đo trên đường trung tâm của chiều dài cơ sở lý thuyết WB, đây là khoảng cách E. Bây giờ, chiều rộng của đường dẫn được yêu cầu bởi sự kết hợp là D - E = A. Góc giữa xe đầu kéo và sơmi rơmooc là x1, được gọi là góc ghép.
Nếu trục sau một lần nữa được tưởng tượng để được loại bỏ, chiều dài cơ sở WB sẽ là một nửa khoảng cách trục ngắn hơn và góc mâm kéo giảm xuống còn x2, với hệ quả khoảng cách từ phía bên của đoạn sơmi rơmoóc tới P tăng lên F. Chiều rộng của đường dẫn cần thiết bây giờ là D - F = B, độ rộng của đường đi được yêu cầu là A - B = C.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 7. Các bán kính quay vòng sơmi rơ móoc 2 trục cố định, trục 3 là trục lái.


   Nếu một trục lái bây giờ được đặt phía sau các trục cố định, đường tâm của nó phù hợp với điểm P và nó không có ảnh hưởng đến chiều rộng đường dẫn bởi vì chiều dài cơ sở WB là không bị ảnh hưởng.


   Với một trục rơmoóc 1 trục với trục cố định, ví dụ: chiều dài cơ sở lý thuyết WB đi qua trục cố định. Giả sử nếu trục được điều khiển, đường tâm của trục đi qua điểm P và vuông góc A, có thể được vẽ từ điểm P đến đường tâm cụm trục sau của sơmi rơmoóc; đường này bây giờ là chiều dài cơ sở WB của sơmi rơmooc.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 8. Các bán kính quay vòng trên sơmi rơmóoc 1 trục cố định.


   Với cấu hình hệ thống lái (toàn bộ các trục điều là trục lái), với một đoạn sơmi rơmoóc song song như hình trên, chiều dài cơ sở WB lý thuyết không bao giờ nằm giữa hai trục cố định (trục I và II, của phương án trục III- lái).


   Tuy nhiên nếu trục sau được lái, chiều dài cơ sở WB sẽ vượt qua qua trục I. Điều này sẽ đúng nếu hai trục sau cùng II, III của sơmi rơmoóc cũng được lái.


   Trong trường hợp của một sơmi rơmoóc ba trục với tất cả các trục là trục lái, chiều dài cơ sở khó xác định hơn vì nó không được xác định bởi các trục cố định.


   Với một sơmi rơmoóc có hai hoặc nhiều trục lái và không có trục cố định; vấn đề cũng tương tự sơmi rơ moóc một trục. Như vậy cụm trục sau sơmi rơmoóc phải kết hợp 1 trục cố định và trục lái, khi đó chiều dài cơ sở của sơmi rơ moóc được xác định đi qua tâm trục cố định này (xác định được).
Trong trường hợp tất cả các bánh xe điều dẫn hướng. chiều dài cơ sở theo lý thuyết sẽ ngắn lại đồng nghĩa với quỹ đạo vào cua (quay vòng) sẽ nhỏ hơn, tính năng cơ động sẽ cao hơn.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 9. Các bán kính quay vòng trên sơmi rơ móoc 3 trục lái.


   c) Tăng tải trọng chuyên chở (Increasing load capacity)


   Ví dụ: chúng ta coi là một chiếc xe hai trục, với một sàn chở hàng có chiều dài 7,8 m, được điều khiển thông qua một con phố hẹp sẽ va chạm các chướng ngại vật. Sau đó, chúng ta xem xét tình huống tương tự bằng cách sử dụng đoàn xe đầu kéo+ sơmi rơmoóc 1 trục. Nó có thể cho thấy rằng sàn sơmi rơmoóc có thể dài hơn sàn xe tải, bằng khoảng 1,8 mét.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 10. So sánh việc tăng tải trọng chuyên chở.


   d) Giảm tiêu hao nhiên liệu (Reducing fuel consumption)


   Nếu một sơmi rơmoóc được trang bị ba trục cố định, nó sẽ quay về một điểm P phù hợp với tâm cụm trục sau. Để di chuyển sơmi rơmoóc thẳng về phía trước, phải cần một lực A ở mỗi lốp xe. Tuy nhiên, trong khi lốp xe có xu hướng di chuyển thẳng về phía trước, đầu kéo kéo rơ mooc theo hướng B. Có thể thấy từ hình bên dưới rằng lực B lớn hơn đáng kể so với lực A, vì vậy công suất đầu kéo phải lớn hơn để bù đắp, đồng nghĩa với mức tiêu thụ nhiên liệu tăng lên. Nên giải quyết được lực cản lăn này thì mức tiêu thụ nhiên liệu giảm tới 6% không phải là bất thường.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 11. Giảm lực cản lăn ở bánh xe có dẫn hướng.


   e) Giảm vận động (reducing maneuvering)

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 12. So sánh hành lang quay vòng của sơmi rơmóoc có hoặc không có trục lái.


   Để lái xe một tổ hợp đoàn xe mà trục cố định vào cua không bị ngặt, yêu cầu đầu kéo phải mở rộng vòng cua X, để buộc đuôi của rơ moóc vào đúng hướng. Vì thế đầu kéo phải đánh lái ra ngoài để đảm bảo sơmi rơmoóc vào làn được. Điều này có nghĩa là cần một kích thước Z lớn hơn để thực hiện quay vòng.


   Một sơmi rơ moóc có trục lái theo yêu cầu bán kính quay vòng nhỏ hơn nhiều bởi vì với một nhỏ hơn góc giữa đầu kéo và sơmi rơmoóc, trục sau sẽ bắt đầu được đánh lái sang bên phải, khoảng cách quay Y cũng sẽ nhỏ hơn. Kết quả là kích thước Z nhỏ hơn, tính năng cơ động của đoàn xe sẽ tốt hơn nhiều.


   f) Giảm hư hại mặt đường


   Như đã mô tả, một sơmi rơmóoc ba trục khi quay vòng trên một đường cong tạo ra lực ngang trên mặt đường. Ở những địa phương có nhiều sơmi rơmóoc lưu thông như vậy bề mặt đường sẽ bị hư hỏng rất nhanh. Việc sử dụng sơ mi rơ moóc với trục điều khiển được làm giảm lực ngang và do đó làm giảm hư hại bề mặt đường. Càng ngày càng có nhiều Doanh nghiệp không sử dụng loại sơmi rơmóoc nhiều trục loại cố định.


   2. Các loại hệ thống lái có thể áp dụng trên sơmi rơmóoc


   a) Trục lái kiểu tự lựa (Self-steering axles)


   Trong một trục tự lựa, các điểm quay (kingpins) nằm ở phía trước của đường tâm của trục. Một trục như vậy phải luôn được sử dụng kết hợp với một trục cố định trục. Trên một đoạn sơmi rơmoóc với trục tự lựa, chiều dài cơ sở sẽ luôn đi qua đường tâm của các trục cố định.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 13. Kiểu cầu tự lựa tương tự trục nâng hạ của xe tải nặng.


   Do ma sát trên mặt đường, các bánh xe của một trục tự lựa sẽ chuyển động hướng theo hướng quay kết hợp với bánh dẫn hướng, để thỏa mãn tiêu chuẩn mỗi quốc gia về chiều dài xe. Ngoài ra, loại trục này có thể được sử dụng để giảm mòn lốp xe. Ưu điểm lớn của các trục tự lựa là giá rẻ, phù hợp với nhu cầu của nhiều khách hàng. Bất lợi của trục này là lúc xe đi lùi thì phải khóa lái, ngoài ra còn có xu hướng rung động, có thể làm tăng hao mòn trên lốp xe và ổ đỡ trục.


   b) Trục lái có thể quay được (thông qua mâm xoay) Turntable steering


   - Với điều khiển toàn bộ trục bao gồm cả hệ thống treo, được gắn vào mâm xoay; khi sơmi rơmóoc quay vòng toàn bộ trục sẽ quay. Những lợi thế chính của hình thức lái này là dễ sản xuất và có thể sử dụng được với lốp đôi. Tuy nhiên, có những nhược điểm, chẳng hạn như:


   + Các lực trong thanh, đòn là cao hơn nhiều so với một trục lái truyền thống, trong một số trường hợp có thể gấp 5 lần.


   + Cần thêm không gian để khung gầm sơmi rơmóoc phải cao hơn và bề rộng bánh xe giảm. Vì lý do này, sự ổn định của phần sơmi rơmoóc là giảm nhiều so với hệ thống lái kiểu truyền thống, đặc biệt là xe sơmi rơmóoc xitec.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 14. Kiểu trục lái có mâm xoay.


   c) Trục lái có tâm quay tức thời (Axial pivot steering system axles)


   Trong hệ thống này, thân của trục lái được cố định và có các điểm quay (rotyun) ở mỗi đầu. Sự khác biệt chính với một trục tự lựa là các điểm quay đặt trên đường tâm cụm trục sau, thay vì ở phía trước nó.


   Những ưu điểm chính của hệ thống là:


   - Lắp ráp dễ dàng.


   - Khoảng cách trục sẽ nhỏ hơn loại trục lái sử dụng mâm xoay.


   - Tự trọng của sơmi rơmóoc thấp hơn.


   - Lực đánh lái cần thiết sẽ thấp hơn.


   - Một bất lợi của một hệ thống lái trục dọc là chi phí của họ, do sự cần thiết chotrục lái được phát triển đặc biệt.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 15. Kiểu lái sử dụng rotyun lái.


   3. Các phương án dẫn động lái trên semi trailer


   a) Cáp lái với lõi cáp bên trong (Cable steering with cross-cable)

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 16. Kiểu lái sử dụng cáp kéo.


   b) Cáp lái với cơ cấu đảo chiều (Cable steering with reverser)

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 17. Kiểu lái sử dụng cáp kéo và cơ cấu đảo chiều.


   c) Thanh đòn (Rod steering)

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 18. Kiểu lái sử dụng đòn lái.


   Loại này phổ biến trên các xe kéo nặng hiện nay, nhiều hãng sản xuất sơmi rơmóoc nổi tiếng áp dụng lên cho sơmi rơmóoc có trục lái. Tương tự hoạt động của loại (a) và (b) nhưng thay vì cáp, các thanh đòn được sử dụng để dẫn động lái.


   Thông thường dẫn động bằng thanh đòn được sử dụng với mâm xoay ở phía sau. Một số nhà sản xuất sử dụng trục lái có hình thang lái, nhưng điều này là rất phức tạp. Về cơ bản để đơn giản, đòn lái với một mâm xoay được sử dụng phổ biến, một bất lợi của phương án này là trọng lượng cao.


   d) Dẫn động lái thủy lực (Hydraulic steering)


   Trong hệ thống này, hai xylanh thủy lực được kết nối trực tiếp hoặc trên một bộ đảo chiều đến mâm kéo. Mâm xoay được kết nối, thông qua một nêm lái đến mâm kéo. Trên bộ phận phía sau, hai xylanh được nối với một trục lái hoặc mâm xoay.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 19. Hệ thống lái bằng thủy lực và thanh đòn.


   Những ưu điểm quan trọng nhất của hệ thống lái thủy lực là: sự linh hoạt của góc lái, khả năng linh hoạt khi lắp ráp, trọng lượng thấp và không có lực lái tác động lên khung sơmi rơmóoc.


   Tóm lại, dẫn động thủy lực là ưu việt hơn so với các hệ thống khác và lắp đặt yêu cầu thợ lành nghề hơn.


   e) Hệ thống lái điều khiển điện (Electronical Steering)


   Hệ thống lái kiểu này có nhiều ưu điểm trong đó phải kể đến là loại bỏ cụm phía trước, tín hiệu kép từ chiết áp trong cảm biến góc. Hệ thống rất gọn nhẹ, có cả xylanh khóa an toàn trong trường hợp khẩn cấp. Tốc độ phản hồi nhanh, xylanh tự động canh chỉnh bánh xe ở vị trí trung tâm tương tự vành tay lái của xe tải.

 

BaiVietthang9 BVT 1
Hình 20. Hệ thống lái cho sơmi rơmóoc điều khiển điện (ECU lái) bên phải là “hình thang lái” của Breeman.


   Kiểu dẫn động này sẽ gồm các thành phần chính sau:


   - Chốt kéo liên động với trong cảm biến góc, cảm biến góc này có hai rãnh và có thể quay một góc 350º với thanh điều khiển. Các cụm trục có thể được gắn trên trục điều chỉnh được giảm mòn lốp. Một xylanh an toàn được gắn trong bộ phận trục cũng có cảm biến góc 2 kênh để đo dự phòng. Bộ nguồn có chứa một bơm thủy lực điều khiển bằng khí nén làm tăng áp lực đánh lái.


   - Bơm điện điều khiển đường hồi.


   - Một bộ lọc dầu với độ mịn 10 micron.


   - Các van sẽ được gắn trong các khối thủy lực bằng nhôm.


   - Hai bình tích áp, một cho tốc độ của hệ thống lái và một cho chế độ an toàn (đủ áp mới lái được).


   - Trường hợp có lỗi về điện thì bánh xe sẽ bị khóa lái để đảm bảo an toàn.

 

BaiVietthang9 BVT 1
 


Bùi Văn Tấn - TTĐK Xe cơ giới Đà Nẵng


 

TÀI LIỆU THAM KHẢO:


[1]. https://www.joskin.com/en/equipments/liquid-manure-spreader/steering-axles
[2]. www.swalfgroup.com
[3]. Video demo hệ thống lái điều khiển điện trên tổ hợp đoàn xe đầu kéo+ sơmi rơmóoc https://www.youtube.com/watch?v=MvKlwoJVw2A
[4]. https://nationalzephyrresearch.wordpress.com/allison-swinglift-container-chassis/
[5]. http://www.plandex.pl/en/downloads
[6]. http://road-transport-technology.org/


CÁC BÀI VIẾT KHÁC:

DoiThoai25072018

Banner 70ChuTichHoChiMinhKeuGoiThiDuaAiQuoc

Baner DatLichHenTrucTuyen

Banner HienKeXayDungThanhPhoThongMinh

Banner QuangBaDuLichHaLong07042018

Banner TraCuuDuLieuTuMayXepHangTuDong

Banner PCI 2017

homthu

bannerxebus

banner

button khaosat  

da nang 20 nam truc thuoc trung uong

Video clip

  bannerTuyenTruyenDKTaiKhoanCongDan

tiep cong dan

baochi

tracuu

logo2017 VanHoaVanMInhDothi

Banner 1Cua

12.BANNER KeKhaiGia