B. Các Yếu Tố ảnh Hưởng đến Hệ Số Bám - Tài Liệu Text - 123doc

Có thể bạn quan tâm

Trang chủ >
Kỹ Thuật - Công Nghệ >
Cơ khí - Chế tạo máy >

b. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (4.83 MB, 141 trang )

Hình 2. 13. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám* Áp suất hơi trong lốpTừ đồ thị 2.13a ta thấy khi áp suất hơi trong lốp tăng thì hệ số bám dọc x cũngtăng lên. Khi hệ số bám dọc x đạt đến giá trị nào đó, nếu tăng áp suất hơi trong lốp thìhệ số bám dọc sẽ giảm. Vì vậy trong quá trình sử dụng cần phải thường xuyên kiểm travà bơm lốp đúng áp suất quy định.* Tốc độ chuyển động của ô tôTừ đồ thị 2.13b ta thấy khi tốc độ ô tô tăng thì độ bám của bánh xe giảm nhất làkhi ơtơ chuyển động trên đường trơn, ướt.* Tải trọng phân bố:Khi tăng tải trọng phân bố lên các cầu xe thì hệ số bám của bánh xe giảm. Sựgiảm hệ số bám càng lớn khi xe hoạt động trên đường trơn, ướt (đồ thị 2.13c)* Hệ số trượt tương đối Từ đồ thị 2.13d ta thấy rằng độ trượt  giữa bánh xe chủ động và mặt đườngảnh hưởng rất nhiều đến hệ số bám. Khi tăng độ trượt (trượt lết hay trượt quay) củabánh xe thì hệ số bám lúc đầu tăng lên nhanh chóng và đạt giá trị cực đại trong khoảngđộ trượt 15 25%. Sau đó nếu tiếp tục tăng độ trượt thì hệ số bám giảm, khi độ trượt = 100% (nghĩa là lốp bị trượt lết hồn tồn) thì hệ số bám  giảm từ 20 30% so vớihệ số bám cực đại. Khi đường ướt hệ số bám còn có thể giảm nhiều hơn nữa (50 60%). Hệ số bám ở trên là hệ số bám trong mặt phẳng dọc của ơtơ hay còn gọi là hệ sốbám dọc x. Ngoài ra trong mặt phẳng ngang vng góc với mặt phẳng dọc còn có hệsố bám ngang y.29Hệ số bám y cũng chịu ảnh hưởng của các yếu tố nêu trên. Khi hệ số bám nganggiảm sẽ làm cho tính ổn định hướng của ơtơ giảm, xe mất khả năng chuyển động an toàn.Hệ số bám tổng hợp  được xác định theo công thức sau: =  x2   y2(2- 42)Bảng 2. 3. Hệ số bám của một số loại đường và tình trạng mặt đường (theo [3], trang22)Loại đường và tình trạng mặt đườngHệ số bám xĐường nhựa hoặc đường bê tông- Khô và sạch0,7  0,8- Ướt0,35 0,45Đường đất- Đất pha sét khô0,50  0,60- Ướt0,20  0,40Đường cát- Khô0,20  0,30- Ướt0,40  0,50Hệ số bám dọc x có thể xác định bằng nhiều phương pháp thực nghiệm khác nhau.Đơn giản nhất là dùng một xe trước kéo một xe sau khi đó xe sau được phanh cứnghồn tồn. Giữa hai xe có đặt lực kế để đo lực bám P  phát sinh ở xe sau. Biết đượctrọng lượng bám ở xe sau là G ta có thể xác định được hệ số bám x theo biểu thức sau:x =PG(2- 43)Do hệ số bám phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, khó xác định được bằng tínhtốn, cho nên thường người ta sử dụng giá trị hệ số bám trung bình được xác địnhbằng thực nghiệm trên các loại đường khác nhau.2.6.2.2. Lực bám ở bánh xe chủ độngLực bám P ở bánh xe chủ động được xác định bằng cơng thức sau:P= .Z = .G(2-44)Trong đó: Z là phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động.Để cho bánh xe chủ động khơng bị trượt quay khi ơtơ chuyển động thì lực kéo tiếptuyến Pkmax phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám P nghĩa là phải thoả mãn điều kiện:Pkmax  P M k max M e max .i h .i p .i o .i c .η t .Grbrb(2-45)Từ biểu thức (2-44) ta thấy rằng lực bám P  tỷ lệ thuận với hệ số bám  và phảnlực Z hay trọng lượng bám G . Mặt khác lực kéo tiếp tuyến cực đại P kmax lại bị giớihạn bởi lực bám P (biểu thức 2-45) cho nên muốn sử dụng hết lực kéo tiếp tuyến P kmax30do động cơ truyền xuống để thắng lực cản chuyển động thì cần thiết phải tăng lực bámP, nghĩa là phải tăng hệ số bám  hoặc tăng trọng lượng bám G hoặc cùng tăng cảhai thông số trên. Điều này được thể hiện rõ ở động cơ có tính năng cơ động cao.2.6.3. Các lực cản chuyển động của ôtô2.6.3.1. Lực cản lănKhi ô tơ chuyển động sẽ có lực cản lăn P f1 tác dụng lên các bánh xe trước và P f2tác dụng lên các bánh xe sau theo hướng song song với mặt đường và ngược với chiềuchuyển động của ô tơ (hình 2-11). Lực cản lăn tác dụng tại vùng tiếp xúc giữa bánh xevới mặt đường.Lực cản lăn sinh ra là do có sự biến dạng của lốp, do sự tạo thành vết bánh xe trênmặt đường và do sự tiếp xúc giữa lốp với mặt đường. Như vậy lực cản lăn bao gồm cảngoại lực và nội ma sát trong lốp.Để đơn giản trong tính tốn, người ta coi lực cản lăn là ngoại lực tác dụng lên bánhxe khi ô tô chuyển động và được xác định theo công thức:Pf 1  f1 Z 1 Pf 2  f 2 Z 2 (2-46)Trong đó: f1, f2 - Hệ số cản lăn tương ứng ở bánh xe trước và bánh xe sauLực cản lăn Pf của ô tô sẽ là:Pf = Pf1 + Pf 2(2-47)Nếu coi hệ số cản lăn ở bánh trước và bánh sau như nhau, ta có:f1= f2 = f(2-48)Lúc đó:Pf = (Z1 + Z2)f = f.G.cos (2-49)Khi ô tô chuyển động trên đường nằm ngang thì lực cản lăn sẽ là:Pf = f.G(2-50)Trong đó:f- hệ số cản lăn nói chung của ơ tơ2.6.3.2. Lực cản lên dốcKhi ơtơ chuyển động lên dốc thì lực thành phần Gsin  của trọng lượng ôtô sẽ cảnlại sự chuyển động. Lực thành phần này được gọi là lực cản lên dốc, ký hiệu là Pi vàcó giá trị như sau:Pi = G.sin (2-51)Mức độ dốc của mặt đường được thể hiện qua góc dốc  hoặc qua độ dốc ii=D= tg T(2-52)Trong đó: D,T - Các kích thước của đường dốcKhi góc dốc nhỏ dưới 50 có thể xem i = tg   sin và lúc đó lực cản lên dốc có dạng:31Pi = G.sin   G.i(2-53)Ttrường hợp ơtơ chuyển động xuống dốc thì lực P i sẽ cùng chiều chuyển động củaôtô và lúc đó lực Pi trở thành lực hỗ trợ cho chuyển động của ô tôTrong lý thuyết ô tô thường dùng khái niệm lực cản tổng cộng của đường bằngtổng của lực cản lăn và lực cản lên dốc.P  = Pf Pi = G(f.cos  sin  )(2-54)Dấu (+) khi xe lên dốc và dấu (-) khi xe xuống dốcĐại lượng f i được coi là hệ số cản tổng cộng của đường và ký hiệu là  = f i(2-55)Lực cản tổng cộng của đường P  sẽ là:P = G(f.cos  sin  ) = .G(2-56)Như vậy: Hệ số cản tổng cộng  của đường bằng tổng hệ số cản lăn f với độ dốc i.Lực cản tổng cộng của đường P bằng trọng lượng của ô tô nhân với hệ số cản tổngcộng của đường.2.6.3.3. Lực cản khơng khíKhi ơ tơ chuyển động sẽ có lực cản khơng khí P  tác dụng tai tâm của diện tích cảnchính diện của ơ tơ, tâm này cách mặt đường một độ cao h . Thực nghiệm chứng tỏrằng lực cản khơng khí của ơ tơ có thể xác định bằng biểu thức sau:P = K.F.Vo2(2-57)Trong đó: K - Hệ số cản khơng khí, nó phụ thuộc vào hình dạng của ô tô và chất lượngbề mặt vỏ xe, phụ thuộc vào mật độ khơng khí, Ns2/m2.F - Diện tích cản chính diện của ơ tơ, m2.Vo - Vận tốc tương đối của ơ tơ và khơng khí, m/s.Vận tốc tương đối của ô tô Vo làvới:V là vận tốc của ô tô.Vo = V Vg(2-58)Vg là vận tốc của khơng khí.Dấu (+) khi vận tốc của ơ tơ và khơng khí ngược chiều nhau, dấu (-) khi vận tốccủa ơ tơ và khơng khí cùng chiều. Tích số KF còn được gọi là nhân tố cản khơng khí,ký hiệu là W (Ns2/m2).W = K.F(2-59)Vậy lực cản khơng khí có thể được tính theo cơng thức sau:P = W.Vo2(2-60)Xác định một cách chính xác diện tích cản chính diện F gặp rất nhiều khó khăn, vìvậy trong thực tế người ta sử dụng những công thức gần đúng sau:- Đối với ô tô du lịch:32F = 0,8 Bo.Ho- Đối với ơ tơ vận tải:F = B.HoTrong đó: B - chiều rộng cơ sở của xe(2-61)(2-62)Bo - chiều rộng lớn nhất của ô tôHo - chiếu cao lớn nhất của ô tôGiá trị trung bình của hệ số cản không khí K, diện tích cản chính diện F và nhân tốcản W đối với các loại ô tô khác nhau được trình bày ở bảng 2.4. Khi có kéo mctheo sau thì hệ số cản khơng khí K sẽ tăng lên từ 9 30% tuỳ theo mc bố trí sát hoặcxa ơ tơ kéo.Bảng 2. 4. Giá trị trung bình của hệ số cản khơng khí, diện tích cản chính diện vànhân tố cản đối với các loại ô tô khác nhau (theo [3], trang 29)Loại xeK (Ns2/m2)F (m2)W (Ns2/m2)Ô tơ du lịch- Vỏ kín0,20  0,351,60  2,800,30  0,90- Vỏ hở0,40  0,501,50  2,000,60  1,00Ơ tơ tải0,60  0,703,00  5,001,80  3,50Ơ tơ khách0,25  0,404,50  6,501,00  2,60Ơ tơ đua0,13  0,151,00  1,300,13  0,182.6.3.4 Lực qn tính của ơ tơKhi ơ tô chuyển động không ổn định (lúc tăng tốc hoặc lúc giảm tốc) sẽ xuất hiệnlực quán tính. Lực quán tính Pj gồm các thành phần sau:- Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến của ơtơ, ký hiệu là Pj'- Lực qn tính do gia tốc các khối lượng chuyển động quay của ô tô (gồm cáckhối lượng chuyển động quay của động cơ, của hệ thống truyền lực và các bánh xe),ký hiệu là Pj''Như vậy lực quán tính Pj sẽ là:Pj = Pj' + Pj''(2-63)'Lực quán tính Pj được xác định như sau:Pj' =Trong đó:Gjg(2-64)G- trọng lượng tồn bộ của ơ tơg- gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2)j - gia tốc tịnh tiến của ô tôNếu bỏ qua ảnh hưởng của các chi tiết quay của hệ thống truyền lực (do mơ mencủa chúng nhỏ) thì lực qn tính Pj'' được tính như sau:33 I e it2 t   I bPj = rb2''j(2-65)Trong đó:Ie - Mơmen qn tính của bánh đà động cơ và các chi tiết chuyển động quay khác củađộng cơ quy dẫn về trục khuỷuIb - Mơmen qn tính của bánh xeit - Tỷ số truyền của hệ thống truyền lựct - Hiệu suất của hệ thống truyền lựcrb - Bán kính làm việc của bánh xeThay các giá trị Pj' và Pj'' vào công thức (1-34) ta được: G  I e it2 t   I bPj =   rb2 g   I i 2  I  j = 1   e t t  brb2  I e it2 t   I b = 1  rb2Biểu thị: G j gg(2-66)(2-67)Lúc đó ta có:Pj =  Pj' = Gjg(2-68)Trong đó: - hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng vận động quay của ô tôĐể đơn giản thì  được tính theo cơng thức 2-69Ta có: = 1   1ih2   2(2-69)Các hệ số  1 và  2 thường nằm trong giới hạn hẹp là  1 4 6% và  2 3 5%.Như vậy có thể tính giá trị trung bình của  như sau: = 1,04 + 0,05 ih2(2-70)2.6.3.5. Lực cản ở móc kéoKhi ơ tơ kéo mc thì xuất hiện lực cản ở móc kéo P m, lực cản này hướng theophương nằm ngang và được xác định theo công thức sau:Pm = n.Q.(2-71)Trong đó: Q - trọng lượng tồn bộ của một moóc.n - số lượng moóc kéo theo sau. - hệ số cản tổng cộng của đường.2.6.3.6. Điều kiện để ơ tơ có thể chuyển động trên đườngĐể chơ ơ tơ có thể chuyển động trên đường mà khơng bị trượt quay thì lực kéotiếp tuyến sinh ra ở vùng tiếp xúc giữa bánh xe chủ động và mặt đường phải lớn hơntổng các lực cản chuyển động nhưng phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám giữa bánh xe34với mặt đường. Nghĩa là:Pf  Pi + P PJ + Pm  Pk  P(2-72)Trong biểu thức trên, các dấu (+) khi ô tô chuyển động lên dốc và tăng tốc, còn cácdấu (-) khi ơ tơ chuyển động xuống dốc và giảm tốc (hoặc phanh).2.7. Xác định các phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xe ơ tơ trongmặt phẳng dọcTrong q trình chuyển động, các phản lực thẳng góc tác dụng từ đường lên bánhxe luôn thay đổi theo các ngoại lực và mômen tác dụng lên chúng. Trị số của các phánlực này sẽ ảnh hưởng tới chỉ tiêu kỹ thuật như: chất lượng kéo, chất lượng phanh, tínhổn định và tuổi thọ của các chi tiết. Do vậy ta phải xác định các phản lực này trong cáctrường hợp sau:2.7.1. Trường hợp tổng quátSơ đồ tổng quát được biểu thị trên hình 2-14. Ở đây ta phải xác định trị số cácphản lực thẳng góc tác dụng từ đường lên bánh xe khi ô tô chuyển động lên dốc,không ổn định và kéo rơ moóc (chỉ xét xe có một cầu chủ động). Theo sơ đồ các lực vàmô men tác dụng lên ô tô gồm:- Trọng lượng của xe G- Các lực Pk, Pt, P, Pj, Pi, Pm- Các mô men Mk, Mj , Mt chúng ta đã biết.Hình 2. 14. Sơ đồ các lực và mô men tác dụng lên ô tô khi chuyển động lên dốc, có gia tốc, kéo moócRiêng hợp lực của các hợp lực thẳng góc Z 1, Z2 được dời về giao điểm giữađường thẳng đứng qua tâm bánh trục xe với mặt đường và tạo thêm mô men M tĐể xác định hợp lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe trước (ký hiệu là35Z1), ta chỉ việc lập phương trình mơ men của tất cả các lực đối với điểm A (A là giaođiểm của mặt đường với mặt phẳng thẳng đứng đi qua trục của bánh xe sau)MA = Z1L+Ph+(PJ +Pi)hg-Gbcos  +Pm.hm+Mf1+Mf2+MJ1+MJ2=0 (2-73)Trong đó:MJ1 , MJ2 - là mơ men quán tính của các bánh xe trước và sau, thường trị số của nónhỏ nên có thể bỏ qua.Mf1 - Mô men cản lăn ở các bánh xe trướcMf2 - Mô men cản lăn ở các bánh xe sauTa có:Mf = Mf1 + Mf2 = (G.f.cos  ).rbPm - lực cản ở móc kéo được tính như sauPm = Gm(f.cos  sin  )(2-74)(2-75)Các đại lượng còn lại chúng ta đã tìm hiểu ở chương 1Thay thế biểu thức (2-74) và (2-75 vào (2-73) và coi h  hg rồi rút gọn ta có:G cos  (b  frb )  (G sin   Pj  P )hg  Pm hmZ1 =(2-76)LĐể xác định hợp lực của các phản lực thẳng góc ở bánh xe sau ta có thể dùngphương trình hình chiếu hoặc lập phương trình mơ men đối với điểm B (B là giaođiểm của đường với mặt phẳng thẳng đứng đi qua tâm trục bánh xe trước). Với cáchlàm tương tự như đối với Z1 ta xác định được Z2G cos  (a  frb )  (G sin   Pj  P )hg  Pm hmZ2 =(2-77)L2.7.2. Trường hợp ô tô chuyển động ổn định trên đường nằm ngang, khơng kéo mcMuốn xác định các hợp lực Z1, Z2 trong trường hợp này ta xác lập điều kiện Pj =0; Pm = 0 và  = 0 để thay vào các công thức (2-76) và (2-77) ta được:Z1 =Z2 =G (b  frb )  P hgLG (a  frb )  P hgL(2-78)2.7.3. Trường hợp xe đứng yên trên đường nằm ngangỞ trường hợp này ta có P  = 0, rút gọn biểu thức (2-78) ta đượcZ1T =GbLvàZ2T =GaL(2-79)2.7.4. Hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe ô tôKhi ô tô làm việc, lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên từng bánh xe luôn bịthay đổi tuỳ theo điều kiện làm việc khi gia tốc, khi phanh, khi lên dốc hay xuốngdốc… Sự phân bố tải trọng lên các cầu xe luôn bị thay đổi sẽ ảnh hưởng đến chất36lượng kéo và phanh,… Để thuận lợi cho việc tính tốn, người ta đưa ra khái niệmhệ sốphân bố tải trọng và được ký hiệu là m1 và m2Z1;Gm1 =Trong đó:m2 =Z2G(2-80)m1 - hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe trướcm2 - hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe sauCác hệ số phân bố tải trọng m1 và m2 được xác định cụ thể trong các trường hợp sau:- Khi xe đứng n trên đường nằm ngang, khơng kéo mc:Ở trường hợp này ta thay giá trị của Z 1T, Z2T ở (2-79) vào (2-80) ta sẽ xácđịnh được hệ số phân bố tải trọng tĩnh lên các bánh xe trước và bánh xe saum1T =Gb bZ 1T==LG LGm2T =Z 2TGb a==LG LG(2-81)- Khi xe chuyển động ổn định với vận tốc lớn trên đường nằm ngang, khơng kéo mcTrường hợp này ta thay Z1 và Z2 của biểu thức (2-78) vào (2-80) ta có:Trong đó:m1k =Gfrb  P hgZ 1k Gb Gfrb  P hgm1T GLGGLGLm2k =Gfrb  P hgZ 2 k Ga Gfrb  P hg m 2T GLGGLGL(2-82)m1k và m2k lần lượt là hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe trước và bánh xesau khi chuyển động tiến.- Khi phanh xe trên đường nằm ngang không kéo moócTrong trường hợp này, ta phải xác định các hợp lực thẳng đứng từ đườngtác dụng lên bánh xe khi phanh. Khi phanh, tốc độ của xe giảm rất nhanh nên lực cảnkhơng khí giảm nhanh và có giá trị nhỏ khơng đáng kể, do đó có thể coi P w = 0; mômen cản lăn rất nhỏ so với lực phanh nên coi Mf = 0. Khi đó ta có:Z1p =Gb  Pj hgLZ2p =Ga  Pj hgL(2-83)Thay biểu thức (2-83) vào (2-80) ta có:m1p =m2p=Trong đó:Z1 pGZ2pGPj hgGb Pj hgm1 p LG GLGLPj hgGa Pj hgm 2 p LG GLGL(2-84)m1p, m2p - lần lượt là hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe trước và bánh xesau khi phanh.37Qua các trường hợp khảo sát ở trên ta thấy rằng sự phân bố tải trọng lên cácbánh xe phụ thuộc vào toạ độ trọng tâm của xe. Vì vậy, vị trí trọng tâm của xe ảnhhưởng rất lớn đến chất lượng bám của bánh xe với mặt đường, cũng như tính ổn địnhvà tính dẫn hướng của xe. Tuỳ thuộc vào tính năng sử dụng của xe mà người ta có thểbố trí trọng tâm của xe cho hợp lý. Thông thường ở các loại xe vận tải bố trí trọng tâmcủa xe sao cho khi chở đầy tải thì hợp lực Z 2 = (0,70 0,75)G, còn các loại xe du lịchthì Z1 = Z2 = 0,5G.Trong lý thuyết ơ tơ người ta còn đưa ra khái niệm về hệ số phân bố lại trọnglượng lên các bánh xe như saum1, Trong đó:Z 1D;Z 1Tm2, Z 2DZ 2T(2-85)m1/, m2/ - hệ số phân bố lại tải trọng lên các bánh xe cầu trước và bánh xe cầusau.Z1D, Z2D - tải trọng tác dụng lên các bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau khiô tô chuyển động (gọi là tải trọng động).Z1T, Z2T - tải trọng tác dụng lên các bánh xe cầu trước và bánh xe cầu sau khi ôtô đứng yên (gọi là tải trọng tĩnh).Hệ số phân bố lại tải trọng lên các bánh xe ở các cầu trong trường hợp chuyểnđộng tăng tốc lớn thường nằm trong phạm vi sau:m1/ = 0,65 0,70m2/ = 1,20 1,35Như vậy, khi tăng tốc thì tải trọng tác dụng lên các bánh xe trước giảm và tảitrọng tác dụng lên các bánh xe sau tăng lên, còn khi phanh hoặc giảm tốc thì tải trọngtác dụng lên các bánh xe trước tăng và tải trọng tác dụng lên các bánh xe sau giảm.2.8. Xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên các bánh xe ô tô trongmặt phẳng ngang:2.8.1. Trường hợp chuyển động tổng quát:38Hình 2. 15. Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên ơ tơ khi quay vòng trên đường nghiêng ngangTrong trường hợp này ta giả thuyết rằng vết của bánh xe trước và sau trùngnhau, trọng tâm của xe nằm trong mặt phẳng đối xứng dọc, lực và mômen tác dụng lênô tô gồm:G – Trọng lượng tồn bộ của ơ tơ và được phân ra các thành phần theo gócnghiêng ngang β .Mjn – Mơmen của các lực quán tính tiếp tuyến của các phần quay của độngcơ và hệ thống truyền lực tác dụng trong mặt phẳng ngang khi xe chuyểnđộng không ổn định.Pm – Lực kéo ở móc kéo ( phương của lực P m trùng với phương nằm ngangcủa mặt đường).Pl – Lực ly tâmPl =Gv 2gRỞ đây:v – Vận tốc chuyển động của xe.R – Bán kính quay vòng của ơ tơ.g – Gia tốc trọng trường.Z’1, Z”1 và Z’2, Z”2 – Các phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xebên phải và bên trái ở cầu trước và cầu sau.Y’1, Y”1 và Y’2 và Y”2 – Các phản lực ngang từ đường tác dụng lên bánh xebên phải và bên trái ở cầu trước và cầu sau.c – Chiều rộng cơ sở của ô tô.YY – Trục quay vòng của ơ tơ.β – Góc nghiêng ngang của đường.39

Xem Thêm