Giáo trình lý thuyết ô tô – Tài liệu text
Giáo trình lý thuyết ô tô
Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (1.83 MB, 119 trang )
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
LỜI NÓI ĐẦU
M
ôn học “Lý Thuyết Ôtô” chiếm vò trí quan trọng trong chương trình
đào tạo kỹ sư ngành ôtô.Giáo trình đề cập đến những vấn đề cơ bản
thuộc lónh vực ôtô liên quan đến sự phát triển của ngành ôtô trong
sự nghiệp đổi mới của đất nước hiện nay,đồng thời cũng đề cập đến
các vấn đề liên quan đến sự phát triển kỹ thuật mới của ngành ôtô
trên thế giới.
Khi nghiên cứu lý thuyết ôtô, khác với các môn học về cấu tạo và kết cấu
tính toán, người ta coi ôtô là một kết cấu tổng thể, là khảo sát quá trình lăn của bánh
xe với mặt đường và những yếu tố như động học, động lực học … ảnh hưởng đến quá
trình lăn đó. Trên cơ sở này khảo sát và đánh giá các đặc tính và sử dụng của ôtô.Nói
cách khác, nghiên cứu lý thuyết ôtô là khảo sát mối quan hệ tương tác giữa ôtô-mặt
đường.
Thực ra trong mối liên hệ tương tác trên, chúng ta còn cần kể đến một thành
phần nửa có ảnh hưởng rất lớn đến quá trình lăn của ôtô đó là người lái.Mô hình
khảo sát đó là: ôtô-đường-lái xe.
Môn học” Lý Thuyết Ôtô” sẽ trả lời các câu hỏi sau:
-Đặc tính sử dụng ôtô là gì?
-Mục đích và nhiệm vụ việc khảo sát đặc tính sử dụng ôtô?
Đặc tính sử dụng ôtô được đònh nghóa như sau: Đặc tính sử dụng đặt trưng cho
khả năng sử dụng ôtô một cách có hiệu quả trong những điều kiện xác đònh (điều
kiện đường xá, khí hậu…) và cho phép ta đánh giá ở một chừng mực nhất đònh mức
độ hoàn thiện về kết cấu của ôtô tương ứng với các yêu cầu trong sử dụng.
Những đặc trưng cơ bản của đặc tính sử dụng ôtô là:
-Chất lượng động lực học;
-Tính kinh tế nhiên liệu;
-Tính điều khiển (đặc tính lái và đặc tính phanh);
-Tính ổn đònh chuyển động;
-Tính năng thông qua (tính việt dã);
-Tính êm dòu chuyển động;
-Khả năng chứa đựng (chứa hàng hoá, hành khách…);
-Tính chòu bền;
-Tuổi thọ của ôtô;
-Tính thích ứng trong bảo dưỡng;
-Tính xếp, dỡ tải.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 1
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
1. Chất lượng động lực học của ôtô: là khả năng chuyên chở hàng hoá, hành
khách với tốc độ trung bình cao nhất có thể có ở từng điều kiện đường sá cụ thể.
Chất lượng động lực học của ôtô càng tốt sẽ làm giảm thời gian vận chuyển.Nói
cách khác chất lượng động lực học càng tốt sẽ tăng được khối lượng vận chuyển trên
một cung đường xác đònh trong một đơn vò thời gian.
Chất lượng động lực của ôtô phụ thuộc vào chất lượng kéo (đặt tính kéo) và
chất lượng phanh xe.
2. Tính kinh tế nhiên liệu của ôtô: là khả năng sử dụng hợp lý nguồn năng lượng
lỏng (xăng, diesel…) cho quá trình chuyển động.
Tính kinh tế nhiên liệu là một chỉ tiêu rất quan trọng của đặt tính sử dụng của
ôtô, bởi vì trong giá cước vận chuyển thì chi phí xăng dầu chiếm phần lớn (nói đến
giá cước vận chuyển,ở đây ta chỉ tính đến những chi phí về lao động, xăng dầu, hao
mòn máy móc…)
Khi giảm được mức tiêu hao nhiên liệu, sẽ giảm được giá cước vận chuyển, có
nghóa tính kinh tế nhiên liệu của ôtô càng được nâng cao.
3. Tính điều khiển của ôtô: là tính chất thay đổi hướng chuyển động của ôtô
bằng việc thay đổi vò trí của bánh xe dẫn hướng.Khả năng chuyển động an toàn của
ôtô phụ thuộc chủ yếu vào tính điều khiển của nó.
4. Tính ổn đònh của ôtô: là tính chất mà trong quá trình chuyển động, ôtô không
bò lệch hướng, trượt trơn, trượt lết hoặc bò lật.
Tính ổn đònh cùng với đặc tính động lực học phanh, tính điều khiển sẽ đảm bảo
sự chuyển động an toàn của ôtô.Tính ổn đònh càng đặc biệt quan trọng khi xe chạy
trên đường trơn với tốc độ cao.
5. Tính năng thông qua của ôtô: là khả năng làm việc của ôtô ở các điều kiện
đường sá khó khăn (đường xấu) và không đường (trên cát, trên vùng đồng ruộng lầy).
Tính năng thông qua có ý nghóa đặc biệt quan trọng khi nó làm việc trong các
lónh vực khai thác rừng, trong nông nghiệp, hầm mỏ, trong xây dựng và trong quân sự.
6. Tính êm dòu chuyển động của ôtô: là đặc tính chuyển động của ôtô tên đường
không bằng phẳng ở tốc độ cao mà không xảy ra dao động thùng xe.
Tính êm dòu chuyển động của ôtô có ảnh hưởng rất lớn đến:
-Tốc độ chuyển động trung bình của ôtô;
-Khả năng giữ tải khi xe chuyển động;
-Tiện nghi đi lại trong ôtô;
-Mức độ mệt mỏi của lái xe và hành khách trên đường;
7. Khả năng chứa đựng: đặc trưng cho số lượng hàng hóa, hành khách có thể
chuyên chở được trong xe.Khả năng chứ đựng phụ thuộc vào trọng tải của xe và kích
thước trong thùng xe.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 2
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
8. Độ bền (tính chòu bền) của ôtô: là đặc tính làm việc không gẫy vỡ, biến dạng
hư hỏng.
9. Tuổi thọ của ôtô: là khả năng làm việc không bò mài mòn quá lớn đưa đến
việc phải sửa chữa và ngưng thời gian làm việc của máy móc.
10. Tính thích ứng trong bảo dưỡng ôtô: là mức độ thuận tiện trong quá trình bảo
dưỡng, đặc tính này có từ giai đoạn thiết kế ôtô.
11. Tính xếp dỡ tải của ôtô: là khả năng bốc dỡ hành hóa nhanh nhất của xe.
Vậy nhiệm vụ đặt ra cho môn học Lý Thuyết Ôtô là nghiên cứu phương pháp
đánh giá những đặc tính trên và tìm ra các chỉ tiêu (gọi là chỉ tiêu sử dụng) để đánh
giá chúng với mục đích:
-Nâng cao năng suất vận chuyển
-Hạ giá thành vận chuyển
Hướng cơ bản hiện nay của môn học Lý Thuyết Ôtô là đưa những kết luận được
rút ra từ quá trình nghiên cứu lý thuyết sát với thực tế sử dụng. Nói cách khác là tìm
ra các số liệu, các chỉ tiêu đánh giá sát với điều kiện sử dụng. Thí dụ: hệ số bám của
bánh xe với mặt đường ϕ trong từng điều kiện cụ thể, hệ số cản lăn f, các chỉ tiêu để
đánh giá chất lượng phanh, chất lượng kéo …
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 3
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
MỤC LỤC
Lời nói đầu
Trang
CHƯƠNG I. LỰC VÀ MÔ-MEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ
I. Động cơ đốt trong-nguồn năng lượng
II. Tổn thất công suất trong hệ thống truyền lực
III. Sự tác dụng tương hỗ giữa bánh xe với mặt đường
IV. Lực kéo trên các bánh xe chủ động
V. Sức cản mặt
VI. Phương trình động lực học chuyển động thẳng của ôtô
6
CHƯƠNG II. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CHO ÔTÔ
I. Các dạng tính toán sức kéo
II. Xây dựng đặc tính kéo và đặc tính động lực học của xe
41
CHƯƠNG III. LÝ THUYẾT PHANH ÔTÔ
I. Khái niệm chung về quá trình phanh
II. Phương trình động lực học của xe khi phanh
III. Sử dụng trọng lượng bám trong quá trình phanh
IV. Các thông số đánh giá chất lượng phanh
V. nh hưởng của các yếu tố sử dụng đến quãng đường phanh
51
CHƯƠNG IV. LÝ THUYẾT QUAY VÒNG VÀ ỔN ĐỊNH
CHUYỂN ĐỘNG ÔTÔ
I. Các phương pháp quay vòng
II. Động học quay vòng của bánh xe hơi
III. Xác đònh bán kính quay vòng nhỏ nhất và chiều rộng
hành lang quay vòng
IV. Động lực học của xe khi quay vòng
V. Ổn đònh chuyển động thẳng của xe
VI. Dao động của bánh xe dẫn hướng
VII. Ổn đònh trượt và ổn đònh lật của xe khi
chuyển động thẳng và quay vòng
67
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 4
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
CHƯƠNG V. ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG ÔTÔ
I. Khái niệm chung về độ êm dòu chuyển động
II. Các dạng dao động của thùng xe
III. Các thông số đánh giá độ êm dòu chuyển động
95
CHƯƠNG VI. TÍNH NĂNG THÔNG QUA CỦA ÔTÔ
I. Khái niệm về tính năng thông qua (TNTQ) của ôtô
II. Đánh giá TNTQ prophin
III. Đánh giá TNTQ bề mặt tựa
IV. Các chỉ tiêu chung để đánh giá TNTQ
V. Yếu tố động lực học ảnh hưởng đến TNTQ của ôtô
VI. Các yếu tố kết cấu ảnh hưởng đến TNTQ của xe
VII. Khả năng vượt tường chắn và hào của xe
VIII. So sánh TNTQ căn cứ vào các thông số kết cấu của ôtô
101
CHƯƠNG VII. TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA ÔTÔ
I. Các chỉ tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu của ôtô
II. Phương trình tiêu hao nhiên liệu của ôtô
III. Tính kinh tế nhiên liệu của ôtô khi chuyển động không ổn đònh
IV. Tính kinh tế nhiên liệu của ôtô khi có truyền động thủy lực
116
*Tài liệu tham khảo
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
121
http://www.ebook.edu.vn
Trang 5
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
CHƯƠNG I
LỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ
***********
I.ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG-NGUỒN NĂNG LƯNG
Ôtô chuyển động được là nhờ các lực và mô men tác dụng lên nó.Chúng có
thể chia ra thành hai nhóm như sau:
-Lực đẩy và mô men đẩy.
-Lực cản và mô men cản trở chuyển động.
Lực đẩy chủ yếu là phản lực tiếp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe chủ
động, thường kí hiệu là Pk (hình 1-1).
Mk
r
Pv
v
Pk
Lực đẩy Pk phát sinh do lực truyền từ động cơ xuống các bánh xe chủ động
(thông qua hệ thống truyền lực) và do sự tác dụng tương hỗ giữa bánh xe chủ động
với mặt đường.
Như vậy, để ôtô có thể chuyển động được, trước hết cần có nguồn năng lượng
– là nội lực do động cơ sinh ra truyền xuống bánh xe chủ động.Nguồn nội lực năng
lượng này càng lớn, nghóa là lực đẩy Pk càng có khả năng tăng cao.Ngược lại, khi nội
lực của động cơ giảm, lực đẩy Pk sẽ bò giảm theo.
Mặt khác, nếu không có sự tác động tương hỗ giữa bánh xe chủ động với mặt
đường (bánh xe chủ động không tiếp xúc với mặt đường hoặc tại vùng tiếp xúc không
phát sinh phản lực từ đường tác dụng lên bánh xe chủ động) cũng sẽ không xuất hiện
lực đẩy Pk cho dù lực truyền từ động cơ đến là rất lớn (ta sẽ nghiên cứu kỹ ở phần
sau).
1.Công suất động cơ
Công suất do động cơ sinh ra (công suất động cơ) là nguồn năng lượng nội lực,
thường được kí hiệu là Ne.Một cách gần đúng, người ta thường coi Ne phụ thuộc vào
số vòng quay của động cơ (ne) ứng với trạng thái toàn tải của động cơ (thanh răng
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 6
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
hoặc bướm ga mở hoàn toàn).Các yếu tố khác của động cơ được coi là ở chế độ tối
ưu.Ta có:
Ne = f(ne)
Trong thực tế Ne còn phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác như:
-Mức độ mở bướm ga (hoặc thanh răng)
-Chất lượng và lượng cung cấp nhiên liệu
-Số vòng quay của trục khuỷu động cơ…
Do vậy, khi tính toán người ta thường xác đònh công suất động cơ Ne căn cứ
vào đường đặc tính ngoài của động cơ.
2.Đường đặc tính ngoài của động cơ
Đồ thò biểu diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn của động cơ Me (hoặc công
suất của động cơ Ne) và số vòng quay của trục khuỷu khi cung cấp nhiên liệu ở mức
cao nhất (bướm ga mở hoàn toàn ở động cơ xăng, hoặc thanh răng bơm cao áp được
kéo hết cở ở động cơ diesel) được gọi là đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ và
thường được gọi tắt là đường đặc tính ngoài của động cơ (hình 1-2).
Đặc tính ngoài của động cơ cho các trò số lớn nhất của mô men Me (công suất
Ne) ở số vòng quay xác đònh.
Các trò số nhỏ hơn của mô men hoặc công suất động cơ có thể nhận được bằng
cách giảm mức cung cấp nhiên liệu.
Các điểm đặc biệt của đường đặc tính là điểm công suất cực đại Nemax ứng với
số vòng quay nN và điểm mô men cực đại Memax ứng với số vòng quay nM.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 7
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Khi tăng số vòng quay của động cơ lên quá số vòng quay nN thì công suất động
cơ sẽ giảm.
Nguyên nhân giảm công suất là do quá trình cháy của động cơ xấu đi, tổn thất
công suất trong động cơ tăng lên và sự mài mòn các chi tiết trong động cơ cũng
tăng.Vì vậy khi thiết kế xe người ta mong muốn nemax (tương ứng với vận tốc vmax của
xe) khi xe chạy trên đường bằng có lớp phủ mặt đường cứng (đường bê tông, đường
nhựa) không vượt quá số vòng quay nN từ (10-20)%.Để thực hiện mục đích đó, trên
một số xe có sử dụng bộ hạn chế số vòng quay của động cơ (bộ điều tốc).
Khoảng làm việc của động cơ nằm trong giới hạn từ số vòng quay nemin đến số
vòng quay nemax.Nhưng thực tế động cơ làm việc với tính kinh tế cao và ổn đònh là
trong khoảng từ nM đến nN.Khoảng này được gọi là khoảng làm việc ổn đònh của
động cơ.Khi động cơ làm việc trong khoảng từ nM đến nN, nếu sức cản của đường tăng
lên sẽ làm cho số vòng quay của động cơ sẽ giảm xuống và tương ứng tốc độ chuyển
động của ôtô cũng giảm nhưng mô men xoắn của động cơ tự động được tăng lên.Giới
hạn thay đổi tải của động cơ ứng với sự làm việc ổn điïnh của nó, tức là khả năng tự
động thích ứng với sự thay đổi tải trọng trên các bánh xe được đánh giá bằng mô men
dự trữ Mz(%).
M
−MN
M z = e max
MN
M
.100 = e max − 1 .100
MN
Trong đó: Memax_mô men xoắn lớn nhất và Mn_mô men xoắn của động cơ
ứng với giá trò công suất cực đại.
Tỉ số
số
M e max
= K m gọi là hệ số thích ứng mô men.Còn tỉ
MN
nN
= K n gọi là hệ số thích ứng vòng quay.Hệ số Kn càng lớn, khoảng làm việc ổn
nM
đònh của động cơ càng được mở rộng.
Trò số giới hạn của Mz, Km và Kn của các loại động cơ được trình bày trong
Bảng 1-1.
Bảng 1-1.TRỊ SỐ GIỚI HẠN CỦA Mz,Km VÀ Kn
Loại động cơ
Mz(%)
Km
Kn
Xăng
5-35
1,2-1,4
1,5-2,5
Diesel
10-20
1,05-1,25
1,4-2
Trong thực tế, giới hạn thay đổi của lực cản bên ngoài rất rộng.Bởi vậy, trên
xe phải dùng hộp số và truyền lực chính để thay đổi lực kéo và vận tốc chuyển động
của ôtô cho phù hợp với sự thay đổi lực cản đó.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 8
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Đặc tính ngoài của động cơ thường được xác đònh trên băng thử (kiểu thủy lực
hoặc kiểu điện).Tuy nhiên, để tính toán các chỉ tiêu của đặc tính tốc độ kéo, sử dụng
các số liệu lấy từ đồ thò không thuận tiện bằng dùng các biểu thức toán học của
Ne=f(ne) và Me=f(ne).
Mối quan hệ giữa công suất và mô men xoắn của động cơ với số vòng quay
của trục khuỷu [Ne=f(n) và Me=f(n)] thường tính theo các công thức thực
nghiệm.Được dùng rộng rãi nhất hiện nay là công thức của Giáo sư R.S.Leijderman:
Ne=Nemax a ne + b ne − c ne
n
n
n N
N
N
2
3
Trong đó:
Ne_Công suất hữu ích của động cơ [kW] ứng với số vòng quay bất kì ne
[vg/ph];
Nemax và nN_Công suất hữu ích cực đại [kW] và số vòng quay trục khuỷu động
cơ tương ứng nN [vg/ph];
a, b, c_là các hệ số thực nghiệm, phụ thuộc kết cấu và chủng loại động cơ:
+Đối với động cơ xăng:
a=b=c=1
+Đối với động cơ Diesel 2 kì: a=0,87; b=1,13; c=1
+Đối với động cơ Diesel 4 kì: a=0,53; b=1,56; c=1,09
+Đối với động cơ Turbine khí: a=2; b=-1; c=0
Cho các trò số ne khác nhau, dựa theo công thức (1-1) sẽ tính được công suất Ne
tương ứng và từ đó vẽ được đồ thò Ne=f(ne).
Có các giá trò Ne và ne có thể tính được các giá trò mô men xoắn Me của động
cơ theo công thức sau:
Me =
10 4.N e
1,047.ne
Trong đó:
Ne_công suất động cơ [W]
ne_số vòng quay trục khuỷu [vg/ph]
Me_mô men xoắn động cơ [N.m]
Có các giá trò Ne, Me tương ứng với các giá trò ne, ta có thể vẽ đồ thò Ne=f(ne)
và đồ thò Me=f’(ne).
Như vậy sau khi xây dựng được đường đặc tính ngoài của động cơ chúng ta
mới có cơ sở để nghiên cứu tính chất động lực học của ôtô.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 9
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
II.TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰC
Khi truyền công suất từ động cơ đến các bánh xe chủ động, công suất luôn bò
tổn thất một phần để thắng các lực cản trong hệ thống truyền lực, hệ thống treo và
phần vận hành… như:
-Lực cản quán tính của các cặp bánh răng
-Lực ma sát trong các ổ bi
-Công trượt trên các cặp bánh răng nghiêng
-Lực cản do phải khuấy dầu trong các cụm truyền lực…
Vì vậy công suất động cơ đặt tại bánh xe chủ động Nk luôn nhỏ hơn công suất
động cơ Ne.
Nếu gọi Nt là công suất mất mát trong quá trình truyền lực từ động cơ đến
bánh xe, thì:
Nt = Ne-Nk
Giá trò của Nt phụ thuộc vào nhiều yếu tố: kết cấu hệ thống truyền lực, kiểu bộ
truyền, vật liệu bôi trơn…Do đó, để xác đònh được chính xác Nt người ta thường dùng
các bệ thử chuyên dùng và việc xác đònh nó rất phức tạp.
Nhiều thí nghiệm đã chứng tỏ rằng trong các tổn hao công suất thì tổn hao ở hệ
thống truyền lực là lớn hơn cả.Vì vậy để đánh giá tổn thất năng lượng trong quá trình
chuyển động người ta chỉ kể đến những tổn thất trong hệ thống truyền lực.
Thông số đánh giá tổn thất trong hệ thống truyền lực là hiệu suất truyền lực, kí
hiệu là η với:
η=
Nk
N
= 1− t
Ne
Ne
Hiệu suất η ở một số bộ truyền khi tính toán thường được chọn như sau:
-Hộp số
0,94-0,97
-Hộp số phân phối
0,95-0,98
-Truyền lực chính
0,93-0,97
-Truyền lực cạnh
0,96-0,98
III.SỰ TÁC DỤNG TƯƠNG HỖ GIỮA BÁNH XE VỚI MẶT ĐƯỜNG
A.CÁC LOẠI BÁN KÍNH BÁNH XE
Tất cả các lực tác dụng lên ôtô đều truyền qua bánh xe (lốp ôtô) đến mặt
đường.Do đó cả bánh xe và mặt đường đều bò biến dạng.
Nếu ta lập hệ trục tọa độ Oxyz (hình 1-3) với:
Ox_trục song song với chiều chuyển động của xe
Oy_trục vuông góc với mặt phẳng dọc xe
Oz_trục vuông góc với mặt đường
Khi đó các lực tác dụng lên bánh xe sẽ là:
Pz _lực tác dụng theo phương thẳng đứng
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 10
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Px _lực dọc xe
Py _lực tác dụng theo phương ngang của xe
Pω _lưc cản không khí
G _trọng lượng toàn xe,đặt tại trọng tâm c
Dưới tác dụng của các lực Pz và mô men (do thành phần Px gây ra), lốp bò biến
dạng theo hướng kính và biến dạng vòng.Lực Py là yếu tố làm cho lốp bò biến dạng
theo phương ngang.Vì vậy, trong quá trình chuyển động, kích thước của lốp luôn bò
biến đổi.Để phân biệt kích thước bánh xe trong các điều kiện cụ thể ta sử dụng các
loại bán kính bánh xe (bán kính lốp) như sau:
1.Bán kính thiết kế:là bán kính xác đònh theo kích thước tiêu chuẩn của
lốp.Bán kính thiết kế kí hiệu là r.
Lốp ôtô có các loại kí hiệu sau (hình 1-4):
Hình 1-4.Kích thước lốp
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 11
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
a.Với lốp áp suất thấp: [áp suất hơi lốp q0 nằm trong khoảng (0,05-0,5) Mpa]
thường kí hiệu theo công thức B-d, trong đó:
B_chiều rộng lốp [inch]
d_đường kính lắp ghép của vành bánh xe [inch]
Trong nhiều trường hợp có thể coi B≈H do đó bán kính thiết kế r được xác đònh
theo công suất sau:
d
25, 4
r = + H .
[m ]
2
1000
d
25, 4
Xem thêm: Xe tăng – Wikipedia tiếng Việt
r = + B .
[m ]
2
1000
b.Với lốp áp suất cao: [áp suất hơi lốp q0 nằm trong khoảng (0,5-0,7) Mpa] lốp
ôtô thường được kí hiệu theo công thức D x B hoặc D x H, trong đó:
D_là đường kính ngoài của lốp [inch]
B_chiều rộng của lốp [inch]
H_chiều cao của lốp [innh]
2.Bán kính tự do:là bán kính bánh xe được bơm đủ áp suất, không chòu tải.
Bánh kính tự do được kí hiệu là r0 .Thông thường r0 = r.
3.Bán kính tónh học:là khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt đường nằm
ngang khi xe có tải và đứng yên (vận tốc góc ω k = 0).Còn Gk là trọng lượng xe đặt tại
tâm trục bánh xe.Bán kính tónh học kí hiệu là rt (hình 1-5).
Hình 1-5.Bán kính tónh học
Bán kính rt được tiêu chuẩn hóa với tải trọng cho phép lớn nhất.Nó có thể được
xác đònh căn cứ theo kí hiệu của lốp:
rt = 0,5d+∆.λbd.B
Trong đó:
d_đường kính lắp ghép của vành bánh xe [mm]
∆ = H/B_với H và B là chiều cao và chiều rộng lốp [mm]
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 12
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
λbd_hệ số phụ thuộc sự biến dạng của lốp khi chòu tải.
Dưới tác dụng của tải trọng và áp suấât hơi lốp, theo quy đònh trong các tiêu
chuẩn đối với lốp ôtô vận tải và ôtô buýt, với lốp có bộ điều chỉnh áp suất (trừ loại
lốp có bề ngang rộng), thì H/B ≈ 1.
Đối với ôtô du lòch, nếu kích thước lốp tính bằng [inch], H/B ≈ 0,95.Nếu kích
thước ghi theo kiểu hỗn hợp (mét và inch) thì H/B ≈ 0,8-0,85.
Ở lốp kiểu hướng kính xe du lòch, trong kí hiệu của nó đã cho chỉ số tương ứng
với tỉ số H/B.Thí dụ: ở lốp có kí hiệu 205/70R14, H/B=0,7.Đối với lốp ôtô vận tải, ôtô
buýt lốp có điều chỉnh áp suất (trừ loại lốp có bề ngang rộng), lốp kiểu đường chéo
của xe du lòch, λbd = 0,8-0,9.Đối với lốp kiểu hướng kính xe du lòch, λbd = 0,8-0,85.
4.Bán kính động lực học:là khoảng cách tính từ tâm trục bánh xe đến mặt
đường nằm ngang, khi xe chuyển động (ωk ≠ 0).Bán kính động lực học được kí hiệu là
rđ (h1-6).
Hình 1-6.Bán kính động lực học
Trong quá trình ôtô chuyển động, bán kính động lực học thay đổi.Thí dụ:
-Nếu tăng áp suất hơi lốp q0 và giảm tải trong tác dụng theo phương thẳng
đứng Pz thì bán kính động lực học rđ sẽ tăng lên.
-Khi tăng vận tốc góc của bánh xe lăn ω k, lốp sẽ bò kéo dãn ra theo phương
hướng kính do tác dụng của lực ly tâm, do đó bán kính động lực học cũng sẽ bò tăng
lên.
Trên mặt đường cứng có thể coi rđ ≈ rt.
5.Bán kính động học:là bán kính của một bánh xe giả đònh và có những đặc
điểm sau:
-Không bò biến dạng khi làm việc
-Không bò trượt lết hoặc trơn quay
-Có cùng vận tốc ω k và vận tốc dài vk như ở bánh xe thực tế đang được khảo
sát.
Trong nhiều trường hợp bán kính động học còn được gọi là bán kính lăn.Do
vậy bán kính động học được kí hiệu là rlăn với:
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 13
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
rlăn =
S
2π .n k
Trong đó:
Nk_số vòng quay của bánh xe lăn
S_quãng đường của bánh xe được sau nk vòng quay
Như vậy, trong trường hợp xe bò trượt quay hoàn toàn, các bánh xe chủ động
vẫn quay (ωk ≠ 0,do đó nk ≠ 0) nhưng xe vẫn đứng yên tại chổ (S=0) do vậy rlăn = 0
Trường hợp xe bò trượt lết hoàn toàn, các bánh xe không quay quanh trục của
nó (ωk = 0, nk = 0) nhưng xe vẫn lao về phía trước(S≠ 0).Trường hợp này:
rlăn=
S
≈∞
2π .n k
Khi xe chuyển động kèm theo hiện tượng trượt trơn hoặc trượt lết, bán kính lăn
rlăn của bánh xe sẽ biến thiên trong khoảng từ 0 đến +∞ hay rlăn = 0 ÷ ∞ và nó được
xác đònh không thực nghiệm.
Khi chuyển động không có trượt trơn (trượt lết hoặc trược quay) thì bán kính
bánh xe bò động có rlăn = r.Bán kính lăn còn có thể gọi là bán kính vận tốc vì nó biểu
thò mối quan hệ giữa vận tốc chuyển động tònh tiến của xe vk và vận tốc góc của bánh
xe chủ động ωk (rlăn = vk/ωk).
6.Bán kính tính toán: trong thực tế sự khác nhau giữa rlăn, r, rt không lớn
lắm.Do đó để thuận tiện trong quá trình tính toán người ta thường dùng khái niệm bán
kính tính toán (kí hiệu rk) với rk = λ x r.
Trong đó:
r-bán kính thiết kế
λ-hệ số biến dạng của lốp.
Với: + Lốp áp suất thấp λ = 0,930 ÷ 0,935
+ Lốp áp suất cao λ = 0,945 ÷ 0,950
B.PHẢN LỰC CỦA ĐƯỜNG TÁC DỤNG LÊN BÁNH XE
Ta khảo sát một bánh xe lăn trên đường biến dạng (hình 1-7):
Hình 1-7.Bánh xe lăn trên đường biến dạng
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 14
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Bánh xe lăn trên đường tạo nên một vùng tiếp xúc.Do có các lực truyền tự
động qua hệ thống truyền lực đến bánh xe chủ động và từ khung xe qua bánh xe
xuống mặt đường, nên tại vùng tiếp xúc của bánh xe có các phản lực của đường tác
dụng lên bánh xe.Các phản lực này là rất nhỏ.Tổng hợp các phản lực thành phần đó
n
(∑pi) sẽ được một phản lực tập trung ( P = ∑ p i ) từ đường tác dụng lên bánh xe, có
i =1
phương bất kì.
Ta có thể tách chúng thành 3 thành phần trong tọa độ Oxyz, với:
Pz –phản lực pháp tuyến, tác dụng theo phương vuông góc với mặt đường;
Py –phản lực tiếp tuyến theo phương ngang, nằm trong mặt phẳng song song
với đường, tác dụng vuông góc với mặt phẳng dọc xe;
Pz –phản lực tiếp tuyến, nằm trong mặt phẳng của đường, phương của trục Ox.
Bánh xe lăn được là nhờ các lực và mô men tác dụng lên nó (hình 18).Giả thiết rằng: Nếu hướng của mô men trùng với hướng quay của bánh xe thì mô
men đó được gọi là
mô men kéo (hoặc mô men chủ động), và được kí hiệu là Mk.
Nếu hướng của mô men ngược với chiều quay của bánh xe thì gọi là mô men
phanh, kí hiệu là Mp.
Lực do mô men xoắn đặt tại bánh xe chủ động (Mk) sinh ra gọi là lực vòng, kí
hiệu là Pv:
pv =
Mk
rk
Trong đó:
Mk = Me.itl.ηtl
Me: mô men xoắn của động cơ
itl: tỉ số truyền của hệ thống truyền lực
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 15
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
ηtl: hiệu suất của hệ thống truyền lực
rk –bán kính tính toán
Phản lực của đường tác dụng lên bánh xe theo phương tiếp tuyến, đặt tại vùng
tiếp xúc của bánh xe với mặt đường gọi là lực kéo tiếp tuyến, kí hiệu là Pk.Lực kéo
tiếp tuyến là phản lực của lực vòng Pv.Nếu không có tổn hao tại vùng tiếp xúc thì giá
trò của Pk bằng với giá trò của Pv, hay Pk = Pv.
Lực do mô men phanh Mp sinh ra gọi là lực phanh, kí hiệu là Pp và lực phanh
đặt tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường.Ta có:
Pp =
Mp
rk
1.Xét trường hợp bánh xe lăn khi không chòu tác dụng của lực ngang
Xác đònh tâm áp lực K (hình 1-8):
Giả thiết:Pz mang dấu (+) khi nó hướng lên trên, Px mang dấu (+) khi nó cùng
chiều với chiều chuyển động, bỏ qua các mô-men cản trong các ổ bi bánh xe và các
lực, mô men cản của không khí.
Khi bánh xe đứng tại chổ,dưới tác dụng của tải trọng bánh xe Gk vết tiếp xúc
của bánh xe với mặt đường có dạng hình elip, do đó tất cả các phản lực trên vết tiếp
xúc nằm
đối xứng với các trục dọc, ngang của bánh xe, và Pz đi qua tâm trục của bánh
xe.Điểm đặt của hợp các phản lực đó gọi tâm áp lực, kí hiệu là K. Khi bánh xe lăn
trên đường, do có biến dạng, nên phản lực thẳng đứng Pz bò lệch một đoạn bằng “a”
(hay tâm áp lực bò chuyển dời) (hình 1-9)
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 16
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Khoảng dòch chuyển “a” biểu thò tổn thất năng lượng do nội ma sát khi lốp bò
biến dạng, nóng lên, hoặc tổn thất do đường bò biến dạng.
Tùy thuộc vào tính chất của lốp và tình trạng của mặt đường mà tổn thất năng
lượng (biểu thò qua sự chuyển dời điểm đặt lực Pz) là khác nhau.
a.Trường hợp 1:Khi bánh xe lăn đều, chòu tác dụng của mô men kéo
Mk (hình 1-10).
Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe trong trường hợp này gồm:
Gk –trọng lượng của xe đặt tại bánh xe
Pz –phản lực pháp tuyến của tải trọng tác dụng lên bánh xe
Px –phản lực tiếp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe
Lập các phương trình cân bằng về lực và mô men ta có:
Pz = Gk ; Px = 0 ; Mk = Pz.a
Như vậy, để bánh xe lăn đều khi không có các lực cản khác ngoài tải trọng Gk
đặt tại tâm trục bánh xe thì cần có mô men kéo Mk, mà trò số của nó cần có để bù
đắp cho tổn thất do biến dạng của lốp và của đường (với trò số Mk = Pz.a).
Mô men Pz.a gọi là mô men cản lăn, kí hiệu là Mf, có chiều ngược với chiều
Mk.Phản lực tiếp tuyến của đường với bánh xe Px = 0.
b.Trường hợp 2: là trường hợp bánh xe lăn đều, chòu tác dụng của lực
ngang Pđ đặt vào tâm trục bánh xe (hình 1-11), chiều của Pđ trùng với chiều chuyển
động của ôtô.
Lập các phương trình cân bằng lực và mô men, có:
Gk = Pz ; Pđ = -Px ; Px.rk – Pz.a = 0
Từ đó suy ra:
Px = Pz .
a
rk
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 17
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Từ biểu thức trên chứng tỏ khi bánh xe lăn đều dưới tác dụng của lực đẩy Pđ
đặt vào tâm trục bánh xe, và không có các lực cản khác thì phản lực tiếp tuyến của
đường Px có chiều ngược với chiều của lực đẩy Pđ và cân bằng với nó (Pđ = -Px).
Lực Px trong trường hợp này là lực cản.Nó tỷ lệ với biến dạng “a” và rk.Tỷ số
a/rk gọi là hệ số cản lăn, kí hiệu là f.Trường hợp bánh xe lăn đều, giá trò của hệ số
cản lăn là:
f =
a Px
=
rk Pz
Do đó, hệ số cản lăn bằng tỷ số giữa lực Px (nhỏ nhất) đủ để cho bánh xe lăn
đều với phản lực pháp tuyến của đường là Pz.Và khi lăn không có hiện tượng trượt
trơn, trò số của hệ số cản lăn f sẽ phụ thuộc vào tính chất và sự biến dạng của đường
và lốp.Tích số Pz.f được gọi là lực cản lăn, kí hiệu là Pf, có chiều ngược với chiều
chuyển động của xe.Ta có:
Pf = Px = Pz.f
Như vậy, khi bánh xe lăn đều và chỉ chòu tác dụng của lực Gk và lực đẩy Pđ
đặt vào tâm trục bánh xe, phản lực của đường tác dụng vào bánh xe sẽ gồm Pf, Pz và
mô men cản lăn Mf (khi quy dẫn Pz về tâm trục bánh xe).Trường hợp này xảy ra với
các bánh bò động.
c.Trường hợp 3: bánh xe lăn không đều (có gia tốc), chòu các lực (hình 1-12):
-Tải trọng tác dụng theo phương thẳng đứng Gk
-Lực đẩy Pđ đặt tại tâm trục bánh xe và có chiều ngược với chiều chuyển động
của xe.
-Mô men kéo Mk (mô men xoắn của động cơ đặt tại bánh xe chủ động).
-Các phản lực pháp tuyến Pz và phản lực tiếp tuyến của đường Px
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 18
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Mô men quán tính Mj phát sinh do sự chuyển động không đều của bánh xe gây
ra,có hướng ngược với chiều gia tốc góc εk của bánh xe:
Mj = -Jk.εk
Trong đó:
Jk –mô men quán tính bánh xe chủ động và các chi tiết cùng quay với nó
εk –gia tốc góc của bánh xe lăn
Lập các phương trình cân bằng lực và mô men tác dụng lên bánh xe chủ động
trong trường hợp trên ta có:
Pz = Gk ; Pđ = Px
Mk + Mj – Mf – Px.rk = 0
Từ đó suy ra:
Px =
=
Mk + M j − M f
rk
Mf
Mk
ε
− Jk k −
rk
rk
rk
= Pv – Pjk – Pf
Với:
Pv =
Mk
– lực vòng do mô men xoắn đặt tại bánh xe chủ động (Mk) gây ra
rk
Pjk – lực quán tính do các khối quay không đều gây ra
Pf – lực cản lăn
Mf – Mô men cản lăn, xuất hiện khi dời phản lực pháp tuyến về tâm
trục bánh xe
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 19
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Từ biểu thức trên chứng tỏ rằng phản lực tiếp tuyến của đường Px phụ thuộc
vào mô men xoắn Mk.Khi Mk tăng, giá trò của Px sẽ tăng.Trường hợp này Px cùng
chiều chuyển động của xe và được gọi là lực kéo tiếp tuyến, kí hiệu là Pk.
Với:
Pk = Pv – Pjk – Pf
Ở trường hợp trên, nếu là bánh xe bò động, Mk = 0.Khi đó:
Px = –Pjk – Pf = –(Pjk + Pf)
Dấu “– “ chứng tỏ Px ngược với chiều chuyển động của xe.Px trong trường hợp
này là lực cản chuyển động.
Cần nhớ rằng, mặc dù lực kéo tiếp tuyến Pk sẽ tăng khi mô men xoắn truyền từ
động cơ đến bánh xe chủ động Mk tăng.Nhưng Pk không thể tăng một cách tùy ý, mà
còn phụ thuộc vào khả năng bám của bánh xe với mặt đường.Như vậy phản lực tiếp
tuyến lớn nhất bò giới hạn bởi khả năng bám của bánh xe với mặt đường.Giá trò lớn
nhất có thể có được của lực kéo theo điều kiện bám, gọi là lực kéo theo điều kiện
bám của bánh xe với mặt đường (hay lực bám), kí hiệu là Pϕ.
Lực kéo theo điều kiện bám Pϕ tỉ lệ với trọng lượng bám của xe:
Pϕ = ϕ.Gϕ = ϕ.Pz
Trong đó:
ϕ -hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường
Gϕ -trọng lượng bám của bánh xe tức là trọng lượng Gk đặt lên bánh xe.
Hệ số bám ϕ thường đồng nghóa với hệ số ma sát trượt giữa bánh xe với mặt
đường.Tuy nhiên, điều đó không chính xác hoàn toàn bởi vì khi tác dụng tương hỗ
giữa bánh xe với đường (khi bám), ngoài ma sát trên bề mặt tiếp xúc còn có sự ăn
khớp của bánh xe với nền đường.Vì vậy, thông thường hệ số bám ϕ lớn hơn hệ số ma
sát của bánh xe với đường.
2.Cách xác đònh hệ số bám dọc ϕ
Hệ số bám dọc ϕ có thể xác đònh trong phòng thí nghiệm hoặc trên đường.Khi
xác đònh hệ số bám trên đường người ta có thể sử dụng phương pháp kéo, phương
pháp đo mô men xoắn trên bánh xe chủ động hoặc một số phương pháp khác.Dưới
đây giới thiệu phương pháp kéo (hình 1-13).
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 20
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Cho hai xe kéo nhau, giữa chúng bố trí lực kế tự ghi.Phanh cứng các bánh xe
của xe được kéo (xe số II).Khi xe được kéo trượt lết trên đường thì lực kế tự ghi sẽ
cho ta biết trò số lực bám Pϕ của xe được kéo.Từ đó có thể xác đònh được hệ số bám
của bánh xe với mặt đường theo công thức sau:
ϕ=
Pϕ
Gϕ
Trong đó:
pϕ -trò số lực bám được ghi trên lực kế [N]
Gϕ -trọng lượng bám tức là trọng lượng của xe được kéo [N]
Qua thực nghiệm, người ta đã xác đònh được hệ số bám dọc của bánh xe trên
các loại đường khác nhau.Trong bảng 1 -2 cho các giá trò trung bình của hệ số bám
dọc lớn nhất ϕmax và hệ số bám dọc khi trượt hoàn toàn (trượt 100%).Tuỳ thuộc vào
sự ảnh hưởng của các nhân tố khác ngoài sự trượt và vào phương pháp thử nghiệm
trên cùng một loại đường, giá trò thực tế của hệ số bám dọc ϕ có thể có sai lệch đôi
chút.
Bảng 1-2. HỆ SỐ BÁM DỌC ϕ CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐƯỜNG
ϕ
Loại đường và trạng thái lớp phủ
ϕmax
(trượt 100%)
mặt đường
Đường bê tông, bê tông nhựa khô
0,80-0,90
0,70-0,80
Đường nhựa ướt
0,50-0,70
0,45-0,60
Đường bê tông ướt
0,75-0,80
0,65-0,70
Đường cát sỏi
0,55-0,65
0,50-0,55
Đường đất khô
0,65-0,70
0,60-0,65
Đường đất ướt
0,50-0,55
0,40-0,50
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 21
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
3.Xét trường hợp khi có phản lực ngang của đường tác dụng lên bánh xe
Các bánh đàn hồi lăn trên đường khi chòu tác dụng của các ngoại lực theo
phương ngang sẽ bò thay đổi quỹ
đạo chuyển động.Ta xét hai trường
hợp: khikhông chòu tác dụng của
lực theo phương ngang, các bánh xe
vẫn giữ được quỹ đạo chuyển động
của nó; khi có lực ngang Py tác
dụng (giả sử đặt vào tâm trục bánh
xe) lốp bò biến dạng cả ở phương
ngang.Do đó, mặt phẳng lăn của
bánh xe đã bò lệch hướng một góc.
Hiện tượng bò lệch hướng
chuyển động của các bánh xe có
ảnh hưởng rất lớn đến tính ổn đònh
của xe khi đi thẳng cũng như quay
vòng.
IV.LỰC KÉO TRÊN CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG
1.Lực kéo tiếp tuyến
Khi bánh xe lăn, dưới tác dụng của mô men xoắn Mk được truyền từ động cơ
qua hệ thống truyền lực, đặt vào bánh xe, bánh xe tác dụng lên mặt đường một lực có
chiều ngược với chiều chuyển động của xe.Lực đó kí hiệu là Pv –là lực vòng của
bánh xe chủ động, với:
Pv =
M
rk
Phản lực của lực vòng Pv được gọi là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe chủ động.
Lực kéo tiếp tuyến được kí hiệu là Pk.Nếu không kể đến ảnh hưởng của lực
quán tính do các bánh xe quay không đều và lực cản lăn của nó thì trò số của lực kéo
tiếp tuyến bằng với trò số của lực vòng Pv.
Lực kéo của xe là tổng lực kéo trên các bánh xe chủ động:
Pk = ∑ Pki
Giá trò lớn nhất có thể có được của lực kéo theo điều kiện bám giữa các bánh
xe với mặt đường gọi là lực kéo theo điều kiện bám hay lực bám của xe Pϕ..Như vậy:
Pϕ = ϕ1.Gϕ1 + ϕ2.Gϕ2 +…+ ϕn.Gϕn
Trong đó:
ϕ1, ϕ2, …, ϕn _hệ số bám của bánh xe chủ động thứ 1, 2, …, n
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 22
KHOA CƠ KHÍ
bám
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Gϕi _trọng lượng bám ở các bánh xe chủ động
Nếu ta coi hệ số bám ở các bánh xe chủ động với đường là như nhau:
ϕ1 = ϕ2 = ϕn = ϕ
thì: Pϕ = ϕ(Gϕ1 + Gϕ2 +…+ Gϕn)
nhưng Gϕ1 + Gϕ2 +…+ Gϕn = Gϕ là trọng lượng bám toàn xe
Nên Pϕ = ϕ.Gϕ.
2.Các yếu tố ảnh hưởng đến lực bám của xe
a.Trọng lượng bám của xe Gϕ:Trọng lượng bám của xe tỉ lệ thuận với lực
Khi phân tích công thức trên ta thấy: nếu ϕ1.Gϕ1 ≠ ϕ2.Gϕ2 ≠…≠ ϕn.Gϕn, còn mô
men xoắn truyền đến các bánh xe là như nhau (hệ thống truyền lực có vi sai đối xứng
giữa các bánh xe và giữa các cầu chủ động) thì bánh xe nào có ϕ.Gϕ nhỏ nhất sẽ bò
quay trượt trước.Vì vậy lực kéo thực tế của xe có thể có được trong trường hợp đó sẽ
bằng:
Pϕ = (ϕ.Gϕi)min.nbx
Trong đó: nbx –số các bánh xe chủ động
Trọng lượng bám của xe phụ thuộc vào số cầu chủ động, trọng lượng bám của
xe chỉ bằng tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe cầu chủ động đó.Xe có
tính năng thông qua cao có tất cả các cầu là chủ động, do vậy trọng lượng bám của xe
chính bằng trọng lượng toàn bộ xe.
b.Chất lượng và trạng thái của đường
Chất lượng và trạng thái của đường là yếu tố quyết đònh ảnh hưởng tới hệ số
ma sát giữa đường và lốp cũng như lực cản trượt và lực cản nén của đất.
Độ ẩm của đất ảnh hưởng tới hệ số ma sát giữa đường và lốp, tức là ảnh hưởng
tới chất lượng bám của bánh xe với đường.Khi độ ẩm của đất tăng, hệ số ma sát giữa
đường và lốp giảm, và đặt biệt là giảm hệ số nội ma sát của đất.Do đó dẫn đến việc
giảm đáng kể lực bám giữa bánh xe với đường.
c.p lực riêng (áp suất hơi lốp)
Giảm áp lực riêng trên đường sẽ tăng diện tích tiếp xúc và dẫn đến tăng lực
bám của xe với đường.Ngoài ra trên đường biến dạng, việc giảm áp lực riêng còn
giảm lực cản lăn của bánh xe, do vậy càng đảm bảo điều kiện tốt cho xe chuyển
động.
Qua thực tế sử dụng các loại lốp chuyên dùng có áp suất hơi lốp rất thấp đã
cho thấy rằng, trên nền cát việc giảm áp suất hơi lốp có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ số
bám.Ví dụ: khi giảm áp suất hơi lốp từ 0,6 đến 0,3 Mpa thì hệ số bám tăng từ 0,47
đến 0,65.
d.Loại hệ thống truyền lực
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 23
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Khi sử dụng hệ thống truyền lực thủy lực (hoặc thủy cơ), sự thay đổi vận tốc
chuyển động của xe cũng như sự thay đổi mô men xoắn trên bánh xe chủ động xảy ra
một cách từ từ, êm dòu, không giật xe.Do đó sự ăn khớp giữa bánh xe với mặt đường
ít bò phá hủy đảm bảo tăng lực bám của xe.
Xem thêm: Hệ thống quản lý xe
Khi tính toán xe có trang bò hệ thống truyền lực thủy lực (hoặc thủy cơ), hệ số
bám lấy tăng lên từ (5÷10)% so với hệ thống truyền lực có cấp.
e.Kết cấu của lốp
Hình dạng vấu bám, kích thước vấu bám (đặc biệt là chiều cao vấu bám) có
một vai trò quan trọng ảnh hưởng tới khả năng bám của bánh xe với đường.Việc lựa
chọn hình dạng vấu bám là một vấn đề phức tạp bởi vì khi khảo sát sự ăn khớp của
bánh xe với đường không thể tách rời việc khảo sát lực cản tác dụng lên bánh xe.
Thực tế đối với từng loại đường đều có thể lựa chọn hình dạng và kích thước
vấu bám thích hợp.Nhưng vì xe hoạt động trên nhiều loại đường khác nhau nên khi
tính toán chọn lốp, người ta chọn thông số trung bình.Khi chọn hệ số bám để tính toán
kéo, sự ảnh hưởng do kết cấu của lốp thường được bỏ qua.
Như vậy, với điều kiện tải như nhau thì yếu tố cơ bản ảùnh hưởng tới lực bám là
điều kiện đường.Ứng với mỗi loại đường khác nhau sẽ có hệ số bám khác nhau (xem
bảng 1-2). Giá trò tối đa của hệ số bám không vượt quá 0,9.Trong các điều kiện tốt
nhất, hệ số bám nằm trong khoảng 0,6÷0,9.Như vậy, những xe có tất cả các cầu là
chủ động và có khoá vi sai thì lực bám có thể đạt tới giá trò bằng 90% trọng lượng xe
khi nó hoạt động trên đường bằng có bề mặt phủ cứng.
Trên đường đất chất
lượng bám kém, hệ số bám chỉ đạt (0,2÷0,3) nghóa là hệ số bám chỉ đạt xấp xỉ bằng
hệ số cản lăn.Trong điều kiện như vậy xe không thểû chuyển động được vì không còn
dự trữ lực kéo.
V.SỨC CẢN MẶT ĐƯỜNG
Trong quá trình chuyển động, năng lượng từ động cơ truyền đến bánh xe chủ
động nhằm khắc phục các lực cản mặt đường và sức cản không khí.
Sự tác động tương hỗ giữa ôtô với đường luôn kèm theo sự tổn thất năng
lượng: tổn thất khi xe lên dốc, cho biến dạng của lốp và đường, cho dao động thùng
xe…Ta sẽ lần lượt khảo sát các trường hợp cụ thể dưới đây.
1.Trọng lượng của ôtô: kí hiệu là G
Trọng lượng G đặt tại trọng tâm xe.
Khi tính toán, trọng lượng xe được xác đònh theo công thức sau đây:
G = Ga + Gt
Trong đó:
Ga –trọng lượng bản thân xe: Ga = G0 + Gnl + Gne + Gtb
Với: Go –trọng lượng khô của xe
Gnl –trọng lượng nhiên liệu
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 24
KHOA CƠ KHÍ
Giáo Trình Lý Thuyết Ôtô
Gne –trọng lượng tổ lái
Gtb –trọng lượng các dụng cụ chuyên dùng đi kèm theo xe
Gt –trọng lượng hàng chuyên chở (hoặc trọng lượng hành khánh và hành
lí mang theo).
Trong lượng xe G là một trong những yếu tố gây ra lực cản trở chuyển
động của xe.
2.Lực cản lên dốc: Kí hiệu là Pi
Khảo sát trường hợp xe lên dốc với góc dốc α (hình 1-15).Trọng lượng xe G
được đặt tại trọng tâm xe và phân ra hai thành phần:
G = Gsinα + Gcosα
Thành phần song song với mặt đường Gsinα hướng ngược chiều chuyển động
và tạo thành lực cản lên dốc Pi, với:
Pi = Gsinα
Đối với góc dốc α < π/18 [rad], gần đúng ta có thể coi:
cosα ≈ 1
sinα ≈ tgα ≈ α
và α kí hiệu là i _độ dốc của đường.
Độ dốc của đường thường được tính theo phần trăm, ví dụ: đường dốc 10%
Khi đó ta có thể viết: Pi = i.G
Khi xe chuyển động xuống dốc, lực Pi cùng chiều với chiều chuyển động của
xe và sẽ trở thành lực đẩy.
3.Lực cản lăn: Kí hiệu là Pf
Lực cản lăn của xe ôtô là tổng lực cản lăn của tất cả các bánh xe của nó.
TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG
http://www.ebook.edu.vn
Trang 25
Những đặc trưng cơ bản của đặc tính sử dụng ôtô là : – Chất lượng động lực học ; – Tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu ; – Tính tinh chỉnh và điều khiển ( đặc tính lái và đặc tính phanh ) ; – Tính ổn đònh hoạt động ; – Tính năng trải qua ( tính việt dã ) ; – Tính êm dòu hoạt động ; – Khả năng tiềm ẩn ( chứa hàng hoá, hành khách … ) ; – Tính chòu bền ; – Tuổi thọ của ôtô ; – Tính thích ứng trong bảo trì ; – Tính xếp, dỡ tải. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 1KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtô1. Chất lượng động lực học của ôtô : là năng lực chuyên chở hàng hoá, hànhkhách với vận tốc trung bình cao nhất hoàn toàn có thể có ở từng điều kiện kèm theo đường sá đơn cử. Chất lượng động lực học của ôtô càng tốt sẽ làm giảm thời hạn luân chuyển. Nóicách khác chất lượng động lực học càng tốt sẽ tăng được khối lượng luân chuyển trênmột cung đường xác đònh trong một đơn vò thời hạn. Chất lượng động lực của ôtô nhờ vào vào chất lượng kéo ( đặt tính kéo ) vàchất lượng phanh xe. 2. Tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu của ôtô : là năng lực sử dụng hài hòa và hợp lý nguồn năng lượnglỏng ( xăng, diesel … ) cho quy trình hoạt động. Tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu là một chỉ tiêu rất quan trọng của đặt tính sử dụng củaôtô, chính do trong giá cước luân chuyển thì ngân sách xăng dầu chiếm hầu hết ( nói đếngiá cước luân chuyển, ở đây ta chỉ tính đến những ngân sách về lao động, xăng dầu, haomòn máy móc … ) Khi giảm được mức tiêu tốn nguyên vật liệu, sẽ giảm được giá cước luân chuyển, cónghóa tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu của ôtô càng được nâng cao. 3. Tính tinh chỉnh và điều khiển của ôtô : là đặc thù biến hóa hướng hoạt động của ôtôbằng việc đổi khác vò trí của bánh xe dẫn hướng. Khả năng hoạt động bảo đảm an toàn củaôtô nhờ vào hầu hết vào tính điều khiển và tinh chỉnh của nó. 4. Tính ổn đònh của ôtô : là đặc thù mà trong quy trình hoạt động, ôtô khôngbò lệch hướng, trượt trơn, trượt lết hoặc bò lật. Tính ổn đònh cùng với đặc tính động lực học phanh, tính điều khiển và tinh chỉnh sẽ đảm bảosự hoạt động bảo đảm an toàn của ôtô. Tính ổn đònh càng đặc biệt quan trọng quan trọng khi xe chạytrên đường trơn với vận tốc cao. 5. Tính năng trải qua của ôtô : là năng lực thao tác của ôtô ở những điều kiệnđường sá khó khăn vất vả ( đường xấu ) và không đường ( trên cát, trên vùng đồng ruộng lầy ). Tính năng trải qua có ý nghóa đặc biệt quan trọng quan trọng khi nó thao tác trong cáclónh vực khai thác rừng, trong nông nghiệp, hầm mỏ, trong thiết kế xây dựng và trong quân sự chiến lược. 6. Tính êm dòu hoạt động của ôtô : là đặc tính hoạt động của ôtô tên đườngkhông phẳng phiu ở vận tốc cao mà không xảy ra xê dịch thùng xe. Tính êm dòu hoạt động của ôtô có ảnh hưởng tác động rất lớn đến : – Tốc độ hoạt động trung bình của ôtô ; – Khả năng giữ tải khi xe hoạt động ; – Tiện nghi đi lại trong ôtô ; – Mức độ căng thẳng mệt mỏi của lái xe và hành khách trên đường ; 7. Khả năng tiềm ẩn : đặc trưng cho số lượng sản phẩm & hàng hóa, hành khách có thểchuyên chở được trong xe. Khả năng chứ đựng nhờ vào vào trọng tải của xe và kíchthước trong thùng xe. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 2KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtô8. Độ bền ( tính chòu bền ) của ôtô : là đặc tính thao tác không gẫy vỡ, biến dạnghư hỏng. 9. Tuổi thọ của ôtô : là năng lực thao tác không bò mài mòn quá lớn đưa đếnviệc phải sửa chữa thay thế và ngưng thời hạn thao tác của máy móc. 10. Tính thích ứng trong bảo trì ôtô : là mức độ thuận tiện trong quy trình bảodưỡng, đặc tính này có từ quá trình phong cách thiết kế ôtô. 11. Tính xếp dỡ tải của ôtô : là năng lực bốc dỡ hành hóa nhanh nhất của xe. Vậy trách nhiệm đặt ra cho môn học Lý Thuyết Ôtô là điều tra và nghiên cứu phương phápđánh giá những đặc tính trên và tìm ra những chỉ tiêu ( gọi là chỉ tiêu sử dụng ) để đánhgiá chúng với mục tiêu : – Nâng cao hiệu suất vận chuyển-Hạ giá tiền vận chuyểnHướng cơ bản lúc bấy giờ của môn học Lý Thuyết Ôtô là đưa những Kết luận đượcrút ra từ quy trình điều tra và nghiên cứu lý thuyết sát với thực tiễn sử dụng. Nói cách khác là tìmra những số liệu, những chỉ tiêu nhìn nhận sát với điều kiện kèm theo sử dụng. Thí dụ : thông số bám củabánh xe với mặt đường ϕ trong từng điều kiện kèm theo đơn cử, thông số cản lăn f, những chỉ tiêu đểđánh giá chất lượng phanh, chất lượng kéo … TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 3KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôMỤC LỤCLời nói đầuTrangCHƯƠNG I. LỰC VÀ MÔ-MEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔI. Động cơ đốt trong-nguồn năng lượngII. Tổn thất hiệu suất trong mạng lưới hệ thống truyền lựcIII. Sự tính năng tương hỗ giữa bánh xe với mặt đườngIV. Lực kéo trên những bánh xe chủ độngV. Sức cản mặtVI. Phương trình động lực học hoạt động thẳng của ôtôCHƯƠNG II. TÍNH TOÁN SỨC KÉO CHO ÔTÔI. Các dạng đo lường và thống kê sức kéoII. Xây dựng đặc tính kéo và đặc tính động lực học của xe41CHƯƠNG III. LÝ THUYẾT PHANH ÔTÔI. Khái niệm chung về quy trình phanhII. Phương trình động lực học của xe khi phanhIII. Sử dụng khối lượng bám trong quy trình phanhIV. Các thông số kỹ thuật nhìn nhận chất lượng phanhV. nh hưởng của những yếu tố sử dụng đến quãng đường phanh51CHƯƠNG IV. LÝ THUYẾT QUAY VÒNG VÀ ỔN ĐỊNHCHUYỂN ĐỘNG ÔTÔI. Các chiêu thức quay vòngII. Động học quay vòng của bánh xe hơiIII. Xác đònh nửa đường kính quay vòng nhỏ nhất và chiều rộnghành lang quay vòngIV. Động lực học của xe khi quay vòngV. Ổn đònh hoạt động thẳng của xeVI. Dao động của bánh xe dẫn hướngVII. Ổn đònh trượt và ổn đònh lật của xe khichuyển động thẳng và quay vòng67TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 4KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôCHƯƠNG V. ĐỘ ÊM DỊU CHUYỂN ĐỘNG ÔTÔI. Khái niệm chung về độ êm dòu chuyển độngII. Các dạng giao động của thùng xeIII. Các thông số kỹ thuật nhìn nhận độ êm dòu chuyển động95CHƯƠNG VI. TÍNH NĂNG THÔNG QUA CỦA ÔTÔI. Khái niệm về tính năng trải qua ( TNTQ ) của ôtôII. Đánh giá TNTQ prophinIII. Đánh giá TNTQ mặt phẳng tựaIV. Các chỉ tiêu chung để nhìn nhận TNTQV. Yếu tố động lực học ảnh hưởng tác động đến TNTQ của ôtôVI. Các yếu tố cấu trúc ảnh hưởng tác động đến TNTQ của xeVII. Khả năng vượt tường chắn và hào của xeVIII. So sánh TNTQ địa thế căn cứ vào những thông số kỹ thuật cấu trúc của ôtô101CHƯƠNG VII. TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA ÔTÔI. Các chỉ tiêu nhìn nhận tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu của ôtôII. Phương trình tiêu tốn nguyên vật liệu của ôtôIII. Tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu của ôtô khi hoạt động không ổn đònhIV. Tính kinh tế tài chính nguyên vật liệu của ôtô khi có truyền động thủy lực116 * Tài liệu tham khảoTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNG121http : / / www.ebook.edu. vnTrang 5KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôCHƯƠNG ILỰC VÀ MÔ MEN TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ * * * * * * * * * * * I.ĐỘNG CƠ ĐỐT TRONG-NGUỒN NĂNG LƯNGÔtô hoạt động được là nhờ những lực và mô men tính năng lên nó. Chúng cóthể chia ra thành hai nhóm như sau : – Lực đẩy và mô men đẩy. – Lực cản và mô men cản trở hoạt động. Lực đẩy đa phần là phản lực tiếp tuyến của đường tính năng lên bánh xe chủđộng, thường kí hiệu là Pk ( hình 1-1 ). MkPvPkLực đẩy Pk phát sinh do lực truyền từ động cơ xuống những bánh xe dữ thế chủ động ( trải qua mạng lưới hệ thống truyền lực ) và do sự tính năng tương hỗ giữa bánh xe chủ độngvới mặt đường. Như vậy, để ôtô hoàn toàn có thể hoạt động được, trước hết cần có nguồn nguồn năng lượng – là nội lực do động cơ sinh ra truyền xuống bánh xe dữ thế chủ động. Nguồn nội lực nănglượng này càng lớn, nghóa là lực đẩy Pk càng có năng lực tăng cao. Ngược lại, khi nộilực của động cơ giảm, lực đẩy Pk sẽ bò giảm theo. Mặt khác, nếu không có sự ảnh hưởng tác động tương hỗ giữa bánh xe dữ thế chủ động với mặtđường ( bánh xe dữ thế chủ động không tiếp xúc với mặt đường hoặc tại vùng tiếp xúc khôngphát sinh phản lực từ đường công dụng lên bánh xe dữ thế chủ động ) cũng sẽ không xuất hiệnlực đẩy Pk cho dù lực truyền từ động cơ đến là rất lớn ( ta sẽ điều tra và nghiên cứu kỹ ở phầnsau ). 1. Công suất động cơCông suất do động cơ sinh ra ( hiệu suất động cơ ) là nguồn nguồn năng lượng nội lực, thường được kí hiệu là Ne. Một cách gần đúng, người ta thường coi Ne phụ thuộc vào vàosố vòng xoay của động cơ ( ne ) ứng với trạng thái toàn tải của động cơ ( thanh răngTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 6KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtôhoặc bướm ga mở trọn vẹn ). Các yếu tố khác của động cơ được coi là ở chính sách tốiưu. Ta có : Ne = f ( ne ) Trong trong thực tiễn Ne còn nhờ vào vào nhiều yếu tố khác như : – Mức độ mở bướm ga ( hoặc thanh răng ) – Chất lượng và lượng phân phối nhiên liệu-Số vòng xoay của trục khuỷu động cơ … Do vậy, khi giám sát người ta thường xác đònh hiệu suất động cơ Ne căn cứvào đường đặc tính ngoài của động cơ. 2. Đường đặc tính ngoài của động cơĐồ thò trình diễn mối quan hệ giữa mô men xoắn của động cơ Me ( hoặc côngsuất của động cơ Ne ) và số vòng xoay của trục khuỷu khi cung ứng nguyên vật liệu ở mứccao nhất ( bướm ga mở trọn vẹn ở động cơ xăng, hoặc thanh răng bơm cao áp đượckéo hết cở ở động cơ diesel ) được gọi là đường đặc tính vận tốc ngoài của động cơ vàthường được gọi tắt là đường đặc tính ngoài của động cơ ( hình 1-2 ). Đặc tính ngoài của động cơ cho những trò số lớn nhất của mô men Me ( công suấtNe ) ở số vòng xoay xác đònh. Các trò số nhỏ hơn của mô men hoặc hiệu suất động cơ hoàn toàn có thể nhận được bằngcách giảm mức phân phối nguyên vật liệu. Các điểm đặc biệt quan trọng của đường đặc tính là điểm hiệu suất cực lớn Nemax ứng vớisố vòng xoay nN và điểm mô men cực lớn Memax ứng với số vòng xoay nM. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 7KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôKhi tăng số vòng xoay của động cơ lên quá số vòng xoay nN thì hiệu suất độngcơ sẽ giảm. Nguyên nhân giảm hiệu suất là do quy trình cháy của động cơ xấu đi, tổn thấtcông suất trong động cơ tăng lên và sự mài mòn những chi tiết cụ thể trong động cơ cũngtăng. Vì vậy khi phong cách thiết kế xe người ta mong ước nemax ( tương ứng với tốc độ vmax củaxe ) khi xe chạy trên đường bằng có lớp phủ mặt đường cứng ( đường bê tông, đườngnhựa ) không vượt quá số vòng xoay nN từ ( 10-20 ) %. Để triển khai mục tiêu đó, trênmột số xe có sử dụng bộ hạn chế số vòng xoay của động cơ ( bộ điều tốc ). Khoảng thao tác của động cơ nằm trong số lượng giới hạn từ số vòng xoay nemin đến sốvòng quay nemax. Nhưng thực tiễn động cơ thao tác với tính kinh tế tài chính cao và ổn đònh làtrong khoảng chừng từ nM đến nN. Khoảng này được gọi là khoảng chừng thao tác ổn đònh củađộng cơ. Khi động cơ thao tác trong khoảng chừng từ nM đến nN, nếu sức cản của đường tănglên sẽ làm cho số vòng xoay của động cơ sẽ giảm xuống và tương ứng vận tốc chuyểnđộng của ôtô cũng giảm nhưng mô men xoắn của động cơ tự động được tăng lên. Giớihạn biến hóa tải của động cơ ứng với sự thao tác ổn điïnh của nó, tức là năng lực tựđộng thích ứng với sự đổi khác tải trọng trên những bánh xe được nhìn nhận bằng mô mendự trữ Mz ( % ). M − MNM z = e maxMN M . 100 = e max − 1 . 100 MNTrong đó : Memax_mô men xoắn lớn nhất và Mn_mô men xoắn của động cơứng với giá trò hiệu suất cực lớn. Tỉ sốsốM e max = K m gọi là thông số thích ứng mô men. Còn tỉMNnN = K n gọi là thông số thích ứng vòng xoay. Hệ số Kn càng lớn, khoảng chừng thao tác ổnnMđònh của động cơ càng được lan rộng ra. Trò số số lượng giới hạn của Mz, Km và Kn của những loại động cơ được trình diễn trongBảng 1-1. Bảng 1-1. TRỊ SỐ GIỚI HẠN CỦA Mz, Km VÀ KnLoại động cơMz ( % ) KmKnXăng5-351, 2-1, 41,5 – 2,5 Diesel10 – 201,05 – 1,251,4 – 2T rong thực tiễn, số lượng giới hạn đổi khác của lực cản bên ngoài rất rộng. Bởi vậy, trênxe phải dùng hộp số và truyền lực chính để biến hóa lực kéo và tốc độ chuyển độngcủa ôtô cho tương thích với sự biến hóa lực cản đó. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 8KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôĐặc tính ngoài của động cơ thường được xác đònh trên băng thử ( kiểu thủy lựchoặc kiểu điện ). Tuy nhiên, để đo lường và thống kê những chỉ tiêu của đặc tính vận tốc kéo, sử dụngcác số liệu lấy từ đồ thò không thuận tiện bằng dùng những biểu thức toán học củaNe = f ( ne ) và Me = f ( ne ). Mối quan hệ giữa hiệu suất và mô men xoắn của động cơ với số vòng quaycủa trục khuỷu [ Ne = f ( n ) và Me = f ( n ) ] thường tính theo những công thức thựcnghiệm. Được dùng thoáng rộng nhất lúc bấy giờ là công thức của Giáo sư R.S.Leijderman : Ne = Nemax a ne + b ne − c ne n n n N N N Trong đó : Ne_Công suất có ích của động cơ [ kW ] ứng với số vòng xoay bất kỳ ne [ vg / ph ] ; Nemax và nN_Công suất có ích cực lớn [ kW ] và số vòng xoay trục khuỷu độngcơ tương ứng nN [ vg / ph ] ; a, b, c_là những thông số thực nghiệm, nhờ vào cấu trúc và chủng loại động cơ : + Đối với động cơ xăng : a = b = c = 1 + Đối với động cơ Diesel 2 kì : a = 0,87 ; b = 1,13 ; c = 1 + Đối với động cơ Diesel 4 kì : a = 0,53 ; b = 1,56 ; c = 1,09 + Đối với động cơ Turbine khí : a = 2 ; b = – 1 ; c = 0C ho những trò số ne khác nhau, dựa theo công thức ( 1-1 ) sẽ tính được hiệu suất Netương ứng và từ đó vẽ được đồ thò Ne = f ( ne ). Có những giá trò Ne và ne hoàn toàn có thể tính được những giá trò mô men xoắn Me của độngcơ theo công thức sau : Me = 10 4. N e1, 047. neTrong đó : Ne_công suất động cơ [ W ] ne_số vòng xoay trục khuỷu [ vg / ph ] Me_mô men xoắn động cơ [ N.m ] Có những giá trò Ne, Me tương ứng với những giá trò ne, ta hoàn toàn có thể vẽ đồ thò Ne = f ( ne ) và đồ thò Me = f ’ ( ne ). Như vậy sau khi thiết kế xây dựng được đường đặc tính ngoài của động cơ chúng tamới có cơ sở để nghiên cứu và điều tra đặc thù động lực học của ôtô. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 9KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôII. TỔN THẤT CÔNG SUẤT TRONG HỆ THỐNG TRUYỀN LỰCKhi truyền hiệu suất từ động cơ đến những bánh xe dữ thế chủ động, hiệu suất luôn bòtổn thất một phần để thắng những lực cản trong mạng lưới hệ thống truyền lực, mạng lưới hệ thống treo vàphần quản lý và vận hành … như : – Lực cản quán tính của những cặp bánh răng-Lực ma sát trong những ổ bi-Công trượt trên những cặp bánh răng nghiêng-Lực cản do phải khuấy dầu trong những cụm truyền lực … Vì vậy hiệu suất động cơ đặt tại bánh xe dữ thế chủ động Nk luôn nhỏ hơn công suấtđộng cơ Ne. Nếu gọi Nt là hiệu suất mất mát trong quy trình truyền lực từ động cơ đếnbánh xe, thì : Nt = Ne-NkGiá trò của Nt nhờ vào vào nhiều yếu tố : cấu trúc mạng lưới hệ thống truyền lực, kiểu bộtruyền, vật tư bôi trơn … Do đó, để xác đònh được đúng chuẩn Nt người ta thường dùngcác bệ thử chuyên dùng và việc xác đònh nó rất phức tạp. Nhiều thí nghiệm đã chứng tỏ rằng trong những tổn hao hiệu suất thì tổn hao ở hệthống truyền lực là lớn hơn cả. Vì vậy để nhìn nhận tổn thất nguồn năng lượng trong quá trìnhchuyển động người ta chỉ kể đến những tổn thất trong mạng lưới hệ thống truyền lực. Thông số nhìn nhận tổn thất trong mạng lưới hệ thống truyền lực là hiệu suất truyền lực, kíhiệu là η với : η = Nk = 1 − tNeNeHiệu suất η ở một số ít bộ truyền khi giám sát thường được chọn như sau : – Hộp số0, 94-0, 97 – Hộp số phân phối0, 95-0, 98 – Truyền lực chính0, 93-0, 97 – Truyền lực cạnh0, 96-0, 98III. SỰ TÁC DỤNG TƯƠNG HỖ GIỮA BÁNH XE VỚI MẶT ĐƯỜNGA.CÁC LOẠI BÁN KÍNH BÁNH XETất cả những lực công dụng lên ôtô đều truyền qua bánh xe ( lốp ôtô ) đến mặtđường. Do đó cả bánh xe và mặt đường đều bò biến dạng. Nếu ta lập hệ trục tọa độ Oxyz ( hình 1-3 ) với : Ox_trục song song với chiều hoạt động của xeOy_trục vuông góc với mặt phẳng dọc xeOz_trục vuông góc với mặt đườngKhi đó những lực công dụng lên bánh xe sẽ là : Pz _lực tính năng theo phương thẳng đứngTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 10KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôPx _lực dọc xePy _lực tính năng theo phương ngang của xePω _lưc cản không khíG _trọng lượng toàn xe, đặt tại trọng tâm cDưới công dụng của những lực Pz và mô men ( do thành phần Px gây ra ), lốp bò biếndạng theo hướng kính và biến dạng vòng. Lực Py là yếu tố làm cho lốp bò biến dạngtheo phương ngang. Vì vậy, trong quy trình hoạt động, kích cỡ của lốp luôn bòbiến đổi. Để phân biệt kích cỡ bánh xe trong những điều kiện kèm theo đơn cử ta sử dụng cácloại nửa đường kính bánh xe ( nửa đường kính lốp ) như sau : 1. Bán kính phong cách thiết kế : là nửa đường kính xác đònh theo size tiêu chuẩn củalốp. Bán kính phong cách thiết kế kí hiệu là r. Lốp ôtô có những loại kí hiệu sau ( hình 1-4 ) : Hình 1-4. Kích thước lốpTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 11KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtôa. Với lốp áp suất thấp : [ áp suất hơi lốp q0 nằm trong khoảng chừng ( 0,05 – 0,5 ) Mpa ] thường kí hiệu theo công thức B-d, trong đó : B_chiều rộng lốp [ inch ] d_đường kính lắp ghép của vành bánh xe [ inch ] Trong nhiều trường hợp hoàn toàn có thể coi B ≈ H do đó nửa đường kính phong cách thiết kế r được xác đònhtheo hiệu suất sau : d 25, 4 r = + H . [ m ] 2 1000 d 25, 4 r = + B . [ m ] 2 1000 b. Với lốp áp suất cao : [ áp suất hơi lốp q0 nằm trong khoảng chừng ( 0,5 – 0,7 ) Mpa ] lốpôtô thường được kí hiệu theo công thức D x B hoặc D x H, trong đó : D_là đường kính ngoài của lốp [ inch ] B_chiều rộng của lốp [ inch ] H_chiều cao của lốp [ innh ] 2. Bán kính tự do : là nửa đường kính bánh xe được bơm đủ áp suất, không chòu tải. Bánh kính tự do được kí hiệu là r0. Thông thường r0 = r. 3. Bán kính tónh học : là khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt đường nằmngang khi xe có tải và đứng yên ( tốc độ góc ω k = 0 ). Còn Gk là khối lượng xe đặt tạitâm trục bánh xe. Bán kính tónh học kí hiệu là rt ( hình 1/5 ). Hình 1-5. Bán kính tónh họcBán kính rt được tiêu chuẩn hóa với tải trọng được cho phép lớn nhất. Nó hoàn toàn có thể đượcxác đònh địa thế căn cứ theo kí hiệu của lốp : rt = 0,5 d + ∆. λbd. BTrong đó : d_đường kính lắp ghép của vành bánh xe [ mm ] ∆ = H / B_với H và B là chiều cao và chiều rộng lốp [ mm ] TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 12KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtôλbd_hệ số nhờ vào sự biến dạng của lốp khi chòu tải. Dưới tính năng của tải trọng và áp suấât hơi lốp, theo quy đònh trong những tiêuchuẩn so với lốp ôtô vận tải đường bộ và ôtô buýt, với lốp có bộ kiểm soát và điều chỉnh áp suất ( trừ loạilốp có bề ngang rộng ), thì H / B ≈ 1. Đối với ôtô du lòch, nếu kích cỡ lốp tính bằng [ inch ], H / B ≈ 0,95. Nếu kíchthước ghi theo kiểu hỗn hợp ( mét và inch ) thì H / B ≈ 0,8 – 0,85. Ở lốp kiểu hướng kính xe du lòch, trong kí hiệu của nó đã cho chỉ số tương ứngvới tỉ số H / B.Thí dụ : ở lốp có kí hiệu 205 / 70R14, H / B = 0,7. Đối với lốp ôtô vận tải đường bộ, ôtôbuýt lốp có kiểm soát và điều chỉnh áp suất ( trừ loại lốp có bề ngang rộng ), lốp kiểu đường chéocủa xe du lòch, λbd = 0,8 – 0,9. Đối với lốp kiểu hướng kính xe du lòch, λbd = 0,8 – 0,85. 4. Bán kính động lực học : là khoảng cách tính từ tâm trục bánh xe đến mặtđường nằm ngang, khi xe hoạt động ( ωk ≠ 0 ). Bán kính động lực học được kí hiệu làrđ ( h1-6 ). Hình 1-6. Bán kính động lực họcTrong quy trình ôtô hoạt động, nửa đường kính động lực học đổi khác. Thí dụ : – Nếu tăng áp suất hơi lốp q0 và giảm tải trong tính năng theo phương thẳngđứng Pz thì nửa đường kính động lực học rđ sẽ tăng lên. – Khi tăng tốc độ góc của bánh xe lăn ω k, lốp sẽ bò kéo dãn ra theo phươnghướng kính do công dụng của lực ly tâm, do đó nửa đường kính động lực học cũng sẽ bò tănglên. Trên mặt đường cứng hoàn toàn có thể coi rđ ≈ rt. 5. Bán kính động học : là nửa đường kính của một bánh xe giả đònh và có những đặcđiểm sau : – Không bò biến dạng khi làm việc-Không bò trượt lết hoặc trơn quay-Có cùng tốc độ ω k và tốc độ dài vk như ở bánh xe thực tiễn đang được khảosát. Trong nhiều trường hợp nửa đường kính động học còn được gọi là nửa đường kính lăn. Dovậy nửa đường kính động học được kí hiệu là rlăn với : TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 13KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtôrlăn = 2 π. n kTrong đó : Nk_số vòng xoay của bánh xe lănS_quãng đường của bánh xe được sau nk vòng quayNhư vậy, trong trường hợp xe bò trượt quay trọn vẹn, những bánh xe chủ độngvẫn quay ( ωk ≠ 0, do đó nk ≠ 0 ) nhưng xe vẫn đứng yên tại chổ ( S = 0 ) do vậy rlăn = 0T rường hợp xe bò trượt lết trọn vẹn, những bánh xe không quay quanh trục củanó ( ωk = 0, nk = 0 ) nhưng xe vẫn lao về phía trước ( S ≠ 0 ). Trường hợp này : rlăn = ≈ ∞ 2 π. n kKhi xe hoạt động kèm theo hiện tượng kỳ lạ trượt trơn hoặc trượt lết, nửa đường kính lănrlăn của bánh xe sẽ biến thiên trong khoảng chừng từ 0 đến + ∞ hay rlăn = 0 ÷ ∞ và nó đượcxác đònh không thực nghiệm. Khi hoạt động không có trượt trơn ( trượt lết hoặc trược quay ) thì bán kínhbánh xe bò động có rlăn = r. Bán kính lăn còn hoàn toàn có thể gọi là nửa đường kính tốc độ vì nó biểuthò mối quan hệ giữa tốc độ hoạt động tònh tiến của xe vk và tốc độ góc của bánhxe dữ thế chủ động ωk ( rlăn = vk / ωk ). 6. Bán kính đo lường và thống kê : trong trong thực tiễn sự khác nhau giữa rlăn, r, rt không lớnlắm. Do đó để thuận tiện trong quy trình thống kê giám sát người ta thường dùng khái niệm bánkính giám sát ( kí hiệu rk ) với rk = λ x r. Trong đó : r-bán kính thiết kếλ-hệ số biến dạng của lốp. Với : + Lốp áp suất thấp λ = 0,930 ÷ 0,935 + Lốp áp suất cao λ = 0,945 ÷ 0,950 B.PHẢN LỰC CỦA ĐƯỜNG TÁC DỤNG LÊN BÁNH XETa khảo sát một bánh xe lăn trên đường biến dạng ( hình 1-7 ) : Hình 1-7. Bánh xe lăn trên đường biến dạngTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 14KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôBánh xe lăn trên đường tạo nên một vùng tiếp xúc. Do có những lực truyền tựđộng qua mạng lưới hệ thống truyền lực đến bánh xe dữ thế chủ động và từ khung xe qua bánh xexuống mặt đường, nên tại vùng tiếp xúc của bánh xe có những phản lực của đường tácdụng lên bánh xe. Các phản lực này là rất nhỏ. Tổng hợp những phản lực thành phần đó ( ∑ pi ) sẽ được một phản lực tập trung chuyên sâu ( P = ∑ p i ) từ đường tính năng lên bánh xe, cói = 1 phương bất kể. Ta hoàn toàn có thể tách chúng thành 3 thành phần trong tọa độ Oxyz, với : Pz – phản lực pháp tuyến, tính năng theo phương vuông góc với mặt đường ; Py – phản lực tiếp tuyến theo phương ngang, nằm trong mặt phẳng tuy nhiên songvới đường, tính năng vuông góc với mặt phẳng dọc xe ; Pz – phản lực tiếp tuyến, nằm trong mặt phẳng của đường, phương của trục Ox. Bánh xe lăn được là nhờ những lực và mô men công dụng lên nó ( hình 18 ). Giả thiết rằng : Nếu hướng của mô men trùng với hướng quay của bánh xe thì mômen đó được gọi làmô men kéo ( hoặc mô men dữ thế chủ động ), và được kí hiệu là Mk. Nếu hướng của mô men ngược với chiều quay của bánh xe thì gọi là mô menphanh, kí hiệu là Mp. Lực do mô men xoắn đặt tại bánh xe dữ thế chủ động ( Mk ) sinh ra gọi là lực vòng, kíhiệu là Pv : pv = MkrkTrong đó : Mk = Me. itl. ηtlMe : mô men xoắn của động cơitl : tỉ số truyền của mạng lưới hệ thống truyền lựcTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 15KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtôηtl : hiệu suất của mạng lưới hệ thống truyền lựcrk – nửa đường kính tính toánPhản lực của đường công dụng lên bánh xe theo phương tiếp tuyến, đặt tại vùngtiếp xúc của bánh xe với mặt đường gọi là lực kéo tiếp tuyến, kí hiệu là Pk. Lực kéotiếp tuyến là phản lực của lực vòng Pv. Nếu không có tổn hao tại vùng tiếp xúc thì giátrò của Pk bằng với giá trò của Pv, hay Pk = Pv. Lực do mô men phanh Mp sinh ra gọi là lực phanh, kí hiệu là Pp và lực phanhđặt tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Ta có : Pp = Mprk1. Xét trường hợp bánh xe lăn khi không chòu công dụng của lực ngangXác đònh tâm áp lực đè nén K ( hình 1-8 ) : Giả thiết : Pz mang dấu ( + ) khi nó hướng lên trên, Px mang dấu ( + ) khi nó cùngchiều với chiều hoạt động, bỏ lỡ những mô-men cản trong những ổ bi bánh xe và cáclực, mô men cản của không khí. Khi bánh xe đứng tại chổ, dưới tính năng của tải trọng bánh xe Gk vết tiếp xúccủa bánh xe với mặt đường có dạng hình elip, do đó tổng thể những phản lực trên vết tiếpxúc nằmđối xứng với những trục dọc, ngang của bánh xe, và Pz đi qua tâm trục của bánhxe. Điểm đặt của hợp những phản lực đó gọi tâm áp lực đè nén, kí hiệu là K. Khi bánh xe lăntrên đường, do có biến dạng, nên phản lực thẳng đứng Pz bò lệch một đoạn bằng “ a ” ( hay tâm áp lực đè nén bò chuyển dời ) ( hình 1-9 ) TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 16KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôKhoảng dòch chuyển “ a ” biểu thò tổn thất nguồn năng lượng do nội ma sát khi lốp bòbiến dạng, nóng lên, hoặc tổn thất do đường bò biến dạng. Tùy thuộc vào đặc thù của lốp và thực trạng của mặt đường mà tổn thất nănglượng ( biểu thò qua sự chuyển dời điểm đặt lực Pz ) là khác nhau. a. Trường hợp 1 : Khi bánh xe lăn đều, chòu công dụng của mô men kéoMk ( hình 1-10 ). Các lực và mô men công dụng lên bánh xe trong trường hợp này gồm : Gk – khối lượng của xe đặt tại bánh xePz – phản lực pháp tuyến của tải trọng tính năng lên bánh xePx – phản lực tiếp tuyến của đường công dụng lên bánh xeLập những phương trình cân đối về lực và mô men ta có : Pz = Gk ; Px = 0 ; Mk = Pz. aNhư vậy, để bánh xe lăn đều khi không có những lực cản khác ngoài tải trọng Gkđặt tại tâm trục bánh xe thì cần có mô men kéo Mk, mà trò số của nó cần có để bùđắp cho tổn thất do biến dạng của lốp và của đường ( với trò số Mk = Pz. a ). Mô men Pz. a gọi là mô men cản lăn, kí hiệu là Mf, có chiều ngược với chiềuMk. Phản lực tiếp tuyến của đường với bánh xe Px = 0. b. Trường hợp 2 : là trường hợp bánh xe lăn đều, chòu công dụng của lựcngang Pđ đặt vào tâm trục bánh xe ( hình 1-11 ), chiều của Pđ trùng với chiều chuyểnđộng của ôtô. Lập những phương trình cân đối lực và mô men, có : Gk = Pz ; Pđ = – Px ; Px. rk – Pz. a = 0T ừ đó suy ra : Px = Pz. rkTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 17KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôTừ biểu thức trên chứng tỏ khi bánh xe lăn đều dưới tính năng của lực đẩy Pđđặt vào tâm trục bánh xe, và không có những lực cản khác thì phản lực tiếp tuyến củađường Px có chiều ngược với chiều của lực đẩy Pđ và cân đối với nó ( Pđ = – Px ). Lực Px trong trường hợp này là lực cản. Nó tỷ suất với biến dạng “ a ” và rk. Tỷ sốa / rk gọi là thông số cản lăn, kí hiệu là f. Trường hợp bánh xe lăn đều, giá trò của hệ sốcản lăn là : f = a Pxrk PzDo đó, thông số cản lăn bằng tỷ số giữa lực Px ( nhỏ nhất ) đủ để cho bánh xe lănđều với phản lực pháp tuyến của đường là Pz. Và khi lăn không có hiện tượng kỳ lạ trượttrơn, trò số của thông số cản lăn f sẽ phụ thuộc vào vào đặc thù và sự biến dạng của đườngvà lốp. Tích số Pz. f được gọi là lực cản lăn, kí hiệu là Pf, có chiều ngược với chiềuchuyển động của xe. Ta có : Pf = Px = Pz. fNhư vậy, khi bánh xe lăn đều và chỉ chòu công dụng của lực Gk và lực đẩy Pđđặt vào tâm trục bánh xe, phản lực của đường tính năng vào bánh xe sẽ gồm Pf, Pz vàmô men cản lăn Mf ( khi quy dẫn Pz về tâm trục bánh xe ). Trường hợp này xảy ra vớicác bánh bò động. c. Trường hợp 3 : bánh xe lăn không đều ( có tần suất ), chòu những lực ( hình 1-12 ) : – Tải trọng công dụng theo phương thẳng đứng Gk-Lực đẩy Pđ đặt tại tâm trục bánh xe và có chiều ngược với chiều chuyển độngcủa xe. – Mô men kéo Mk ( mô men xoắn của động cơ đặt tại bánh xe dữ thế chủ động ). – Các phản lực pháp tuyến Pz và phản lực tiếp tuyến của đường PxTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 18KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôMô men quán tính Mj phát sinh do sự hoạt động không đều của bánh xe gâyra, có hướng ngược với chiều tần suất góc εk của bánh xe : Mj = – Jk. εkTrong đó : Jk – mô men quán tính bánh xe dữ thế chủ động và những chi tiết cụ thể cùng quay với nóεk – tần suất góc của bánh xe lănLập những phương trình cân đối lực và mô men tính năng lên bánh xe chủ độngtrong trường hợp trên ta có : Pz = Gk ; Pđ = PxMk + Mj – Mf – Px. rk = 0T ừ đó suy ra : Px = Mk + M j − M frkMfMk − Jk k − rkrkrk = Pv – Pjk – PfVới : Pv = Mk – lực vòng do mô men xoắn đặt tại bánh xe dữ thế chủ động ( Mk ) gây rarkPjk – lực quán tính do những khối quay không đều gây raPf – lực cản lănMf – Mô men cản lăn, Open khi dời phản lực pháp tuyến về tâmtrục bánh xeTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 19KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôTừ biểu thức trên chứng tỏ rằng phản lực tiếp tuyến của đường Px phụ thuộcvào mô men xoắn Mk. Khi Mk tăng, giá trò của Px sẽ tăng. Trường hợp này Px cùngchiều hoạt động của xe và được gọi là lực kéo tiếp tuyến, kí hiệu là Pk. Với : Pk = Pv – Pjk – PfỞ trường hợp trên, nếu là bánh xe bò động, Mk = 0. Khi đó : Px = – Pjk – Pf = – ( Pjk + Pf ) Dấu “ – “ chứng tỏ Px ngược với chiều hoạt động của xe. Px trong trường hợpnày là lực cản hoạt động. Cần nhớ rằng, mặc dầu lực kéo tiếp tuyến Pk sẽ tăng khi mô men xoắn truyền từđộng cơ đến bánh xe dữ thế chủ động Mk tăng. Nhưng Pk không hề tăng một cách tùy ý, màcòn nhờ vào vào năng lực bám của bánh xe với mặt đường. Như vậy phản lực tiếptuyến lớn nhất bò số lượng giới hạn bởi năng lực bám của bánh xe với mặt đường. Giá trò lớnnhất hoàn toàn có thể có được của lực kéo theo điều kiện kèm theo bám, gọi là lực kéo theo điều kiệnbám của bánh xe với mặt đường ( hay lực bám ), kí hiệu là Pϕ. Lực kéo theo điều kiện kèm theo bám Pϕ tỉ lệ với khối lượng bám của xe : Pϕ = ϕ. Gϕ = ϕ. PzTrong đó : ϕ – thông số bám dọc của bánh xe với mặt đườngGϕ – khối lượng bám của bánh xe tức là khối lượng Gk đặt lên bánh xe. Hệ số bám ϕ thường đồng nghóa với thông số ma sát trượt giữa bánh xe với mặtđường. Tuy nhiên, điều đó không đúng mực trọn vẹn chính bới khi tính năng tương hỗgiữa bánh xe với đường ( khi bám ), ngoài ma sát trên mặt phẳng tiếp xúc còn có sự ănkhớp của bánh xe với nền đường. Vì vậy, thường thì thông số bám ϕ lớn hơn thông số masát của bánh xe với đường. 2. Cách xác đònh thông số bám dọc ϕHệ số bám dọc ϕ hoàn toàn có thể xác đònh trong phòng thí nghiệm hoặc trên đường. Khixác đònh thông số bám trên đường người ta hoàn toàn có thể sử dụng giải pháp kéo, phươngpháp đo mô men xoắn trên bánh xe dữ thế chủ động hoặc một số ít giải pháp khác. Dướiđây trình làng giải pháp kéo ( hình 1-13 ). TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 20KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôCho hai xe kéo nhau, giữa chúng bố trí lực kế tự ghi. Phanh cứng những bánh xecủa xe được kéo ( xe số II ). Khi xe được kéo trượt lết trên đường thì lực kế tự ghi sẽcho ta biết trò số lực bám Pϕ của xe được kéo. Từ đó hoàn toàn có thể xác đònh được thông số bámcủa bánh xe với mặt đường theo công thức sau : ϕ = PϕGϕTrong đó : pϕ – trò số lực bám được ghi trên lực kế [ N ] Gϕ – khối lượng bám tức là khối lượng của xe được kéo [ N ] Qua thực nghiệm, người ta đã xác đònh được thông số bám dọc của bánh xe trêncác loại đường khác nhau. Trong bảng 1 – 2 cho những giá trò trung bình của thông số bámdọc lớn nhất ϕmax và thông số bám dọc khi trượt trọn vẹn ( trượt 100 % ). Tuỳ thuộc vàosự tác động ảnh hưởng của những tác nhân khác ngoài sự trượt và vào giải pháp thử nghiệmtrên cùng một loại đường, giá trò thực tiễn của thông số bám dọc ϕ hoàn toàn có thể có xô lệch đôichút. Bảng 1-2. HỆ SỐ BÁM DỌC ϕ CỦA MỘT SỐ LOẠI ĐƯỜNGLoại đường và trạng thái lớp phủϕmax ( trượt 100 % ) mặt đườngĐường bê tông, bê tông nhựa khô0, 80-0, 900,70 – 0,80 Đường nhựa ướt0, 50-0, 700,45 – 0,60 Đường bê tông ướt0, 75-0, 800,65 – 0,70 Đường cát sỏi0, 55-0, 650,50 – 0,55 Đường đất khô0, 65-0, 700,60 – 0,65 Đường đất ướt0, 50-0, 550,40 – 0,50 TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 21KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết Ôtô3. Xét trường hợp khi có phản lực ngang của đường công dụng lên bánh xeCác bánh đàn hồi lăn trên đường khi chòu công dụng của những ngoại lực theophương ngang sẽ bò biến hóa quỹđạo hoạt động. Ta xét hai trườnghợp : khikhông chòu công dụng củalực theo phương ngang, những bánh xevẫn giữ được quỹ đạo chuyển độngcủa nó ; khi có lực ngang Py tácdụng ( giả sử đặt vào tâm trục bánhxe ) lốp bò biến dạng cả ở phươngngang. Do đó, mặt phẳng lăn củabánh xe đã bò lệch hướng một góc. Hiện tượng bò lệch hướngchuyển động của những bánh xe cóảnh hưởng rất lớn đến tính ổn đònhcủa xe khi đi thẳng cũng như quayvòng. IV.LỰC KÉO TRÊN CÁC BÁNH XE CHỦ ĐỘNG1. Lực kéo tiếp tuyếnKhi bánh xe lăn, dưới công dụng của mô men xoắn Mk được truyền từ động cơqua mạng lưới hệ thống truyền lực, đặt vào bánh xe, bánh xe công dụng lên mặt đường một lực cóchiều ngược với chiều hoạt động của xe. Lực đó kí hiệu là Pv – là lực vòng củabánh xe dữ thế chủ động, với : Pv = rkPhản lực của lực vòng Pv được gọi là lực kéo tiếp tuyến của bánh xe dữ thế chủ động. Lực kéo tiếp tuyến được kí hiệu là Pk. Nếu không kể đến tác động ảnh hưởng của lựcquán tính do những bánh xe quay không đều và lực cản lăn của nó thì trò số của lực kéotiếp tuyến bằng với trò số của lực vòng Pv. Lực kéo của xe là tổng lực kéo trên những bánh xe dữ thế chủ động : Pk = ∑ PkiGiá trò lớn nhất hoàn toàn có thể có được của lực kéo theo điều kiện kèm theo bám giữa những bánhxe với mặt đường gọi là lực kéo theo điều kiện kèm theo bám hay lực bám của xe Pϕ .. Như vậy : Pϕ = ϕ1. Gϕ1 + ϕ2. Gϕ2 + … + ϕn. GϕnTrong đó : ϕ1, ϕ2, …, ϕn _hệ số bám của bánh xe dữ thế chủ động thứ 1, 2, …, nTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 22KHOA CƠ KHÍbámGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôGϕi _trọng lượng bám ở những bánh xe chủ độngNếu ta coi thông số bám ở những bánh xe dữ thế chủ động với đường là như nhau : ϕ1 = ϕ2 = ϕn = ϕthì : Pϕ = ϕ ( Gϕ1 + Gϕ2 + … + Gϕn ) nhưng Gϕ1 + Gϕ2 + … + Gϕn = Gϕ là khối lượng bám toàn xeNên Pϕ = ϕ. Gϕ. 2. Các yếu tố tác động ảnh hưởng đến lực bám của xea. Trọng lượng bám của xe Gϕ : Trọng lượng bám của xe tỉ lệ thuận với lựcKhi nghiên cứu và phân tích công thức trên ta thấy : nếu ϕ1. Gϕ1 ≠ ϕ2. Gϕ2 ≠ … ≠ ϕn. Gϕn, còn mômen xoắn truyền đến những bánh xe là như nhau ( mạng lưới hệ thống truyền lực có vi sai đối xứnggiữa những bánh xe và giữa những cầu dữ thế chủ động ) thì bánh xe nào có ϕ. Gϕ nhỏ nhất sẽ bòquay trượt trước. Vì vậy lực kéo trong thực tiễn của xe hoàn toàn có thể có được trong trường hợp đó sẽbằng : Pϕ = ( ϕ. Gϕi ) min. nbxTrong đó : nbx – số những bánh xe chủ độngTrọng lượng bám của xe nhờ vào vào số cầu dữ thế chủ động, khối lượng bám củaxe chỉ bằng tải trọng thẳng đứng công dụng lên những bánh xe cầu dữ thế chủ động đó. Xe cótính năng trải qua cao có tổng thể những cầu là dữ thế chủ động, do vậy khối lượng bám của xechính bằng khối lượng hàng loạt xe. b. Chất lượng và trạng thái của đườngChất lượng và trạng thái của đường là yếu tố quyết đònh ảnh hưởng tác động tới hệ sốma sát giữa đường và lốp cũng như lực cản trượt và lực cản nén của đất. Độ ẩm của đất ảnh hưởng tác động tới thông số ma sát giữa đường và lốp, tức là ảnh hưởngtới chất lượng bám của bánh xe với đường. Khi nhiệt độ của đất tăng, thông số ma sát giữađường và lốp giảm, và đặt biệt là giảm thông số nội ma sát của đất. Do đó dẫn đến việcgiảm đáng kể lực bám giữa bánh xe với đường. c. p lực riêng ( áp suất hơi lốp ) Giảm áp lực đè nén riêng trên đường sẽ tăng diện tích quy hoạnh tiếp xúc và dẫn đến tăng lựcbám của xe với đường. Ngoài ra trên đường biến dạng, việc giảm áp lực đè nén riêng còngiảm lực cản lăn của bánh xe, do vậy càng bảo vệ điều kiện kèm theo tốt cho xe chuyểnđộng. Qua thực tiễn sử dụng những loại lốp chuyên dùng có áp suất hơi lốp rất thấp đãcho thấy rằng, trên nền cát việc giảm áp suất hơi lốp có tác động ảnh hưởng rõ ràng đến hệ sốbám. Ví dụ : khi giảm áp suất hơi lốp từ 0,6 đến 0,3 Mpa thì thông số bám tăng từ 0,47 đến 0,65. d. Loại mạng lưới hệ thống truyền lựcTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 23KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôKhi sử dụng mạng lưới hệ thống truyền lực thủy lực ( hoặc thủy cơ ), sự đổi khác vận tốcchuyển động của xe cũng như sự đổi khác mô men xoắn trên bánh xe dữ thế chủ động xảy ramột cách từ từ, êm dòu, không giật xe. Do đó sự ăn khớp giữa bánh xe với mặt đườngít bò hủy hoại bảo vệ tăng lực bám của xe. Khi thống kê giám sát xe có trang bò mạng lưới hệ thống truyền lực thủy lực ( hoặc thủy cơ ), hệ sốbám lấy tăng lên từ ( 5 ÷ 10 ) % so với mạng lưới hệ thống truyền lực có cấp. e. Kết cấu của lốpHình dạng vấu bám, size vấu bám ( đặc biệt quan trọng là chiều cao vấu bám ) cómột vai trò quan trọng ảnh hưởng tác động tới năng lực bám của bánh xe với đường. Việc lựachọn hình dạng vấu bám là một yếu tố phức tạp chính bới khi khảo sát sự ăn khớp củabánh xe với đường không hề tách rời việc khảo sát lực cản tính năng lên bánh xe. Thực tế so với từng loại đường đều hoàn toàn có thể lựa chọn hình dạng và kích thướcvấu bám thích hợp. Nhưng vì xe hoạt động giải trí trên nhiều loại đường khác nhau nên khitính toán chọn lốp, người ta chọn thông số kỹ thuật trung bình. Khi chọn thông số bám để tính toánkéo, sự tác động ảnh hưởng do cấu trúc của lốp thường được bỏ lỡ. Như vậy, với điều kiện kèm theo tải như nhau thì yếu tố cơ bản ảùnh hưởng tới lực bám làđiều kiện đường. Ứng với mỗi loại đường khác nhau sẽ có thông số bám khác nhau ( xembảng 1-2 ). Giá trò tối đa của thông số bám không vượt quá 0,9. Trong những điều kiện kèm theo tốtnhất, thông số bám nằm trong khoảng chừng 0,6 ÷ 0,9. Như vậy, những xe có toàn bộ những cầu làchủ động và có khoá vi sai thì lực bám hoàn toàn có thể đạt tới giá trò bằng 90 % khối lượng xekhi nó hoạt động giải trí trên đường bằng có mặt phẳng phủ cứng. Trên đường đất chấtlượng bám kém, thông số bám chỉ đạt ( 0,2 ÷ 0,3 ) nghóa là thông số bám chỉ đạt giao động bằnghệ số cản lăn. Trong điều kiện kèm theo như vậy xe không thểû hoạt động được vì không còndự trữ lực kéo. V.SỨC CẢN MẶT ĐƯỜNGTrong quy trình hoạt động, nguồn năng lượng từ động cơ truyền đến bánh xe chủđộng nhằm mục đích khắc phục những lực cản mặt đường và sức cản không khí. Sự tác động ảnh hưởng tương hỗ giữa ôtô với đường luôn kèm theo sự tổn thất nănglượng : tổn thất khi xe lên dốc, cho biến dạng của lốp và đường, cho xê dịch thùngxe … Ta sẽ lần lượt khảo sát những trường hợp đơn cử dưới đây. 1. Trọng lượng của ôtô : kí hiệu là GTrọng lượng G đặt tại trọng tâm xe. Khi thống kê giám sát, khối lượng xe được xác đònh theo công thức sau đây : G = Ga + GtTrong đó : Ga – khối lượng bản thân xe : Ga = G0 + Gnl + Gne + GtbVới : Go – khối lượng khô của xeGnl – khối lượng nhiên liệuTRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 24KHOA CƠ KHÍGiáo Trình Lý Thuyết ÔtôGne – khối lượng tổ láiGtb – khối lượng những dụng cụ chuyên dùng đi kèm theo xeGt – khối lượng hàng chuyên chở ( hoặc khối lượng hành khánh và hànhlí mang theo ). Trong lượng xe G là một trong những yếu tố gây ra lực cản trở chuyểnđộng của xe. 2. Lực cản lên dốc : Kí hiệu là PiKhảo sát trường hợp xe lên dốc với góc dốc α ( hình 1-15 ). Trọng lượng xe Gđược đặt tại trọng tâm xe và phân ra hai thành phần : G = Gsinα + GcosαThành phần song song với mặt đường Gsinα hướng ngược chiều chuyển độngvà tạo thành lực cản lên dốc Pi, với : Pi = GsinαĐối với góc dốc α < π / 18 [ rad ], gần đúng ta hoàn toàn có thể coi : cosα ≈ 1 sinα ≈ tgα ≈ αvà α kí hiệu là i _độ dốc của đường. Độ dốc của đường thường được tính theo Phần Trăm, ví dụ : đường dốc 10 % Khi đó ta hoàn toàn có thể viết : Pi = i. GKhi xe hoạt động xuống dốc, lực Pi cùng chiều với chiều hoạt động củaxe và sẽ trở thành lực đẩy. 3. Lực cản lăn : Kí hiệu là PfLực cản lăn của xe ôtô là tổng lực cản lăn của tổng thể những bánh xe của nó. TRƯỜNG CAO ĐẲNG CỘNG ĐỒNGhttp : / / www.ebook.edu. vnTrang 25
Source: https://dvn.com.vn
Category : Xe
