Chương 5 Tính ổn định Của ô Tô, Môn Học Lý Thuyết ôtô - Tài Liệu Text

Tải bản đầy đủ (.doc) (58 trang)

1. Trang chủ
>>
2. Giáo Dục - Đào Tạo
>>
3. Cao đẳng - Đại học

chương 5 tính ổn định của ô tô, môn học lý thuyết ôtô

Bạn đang xem bản rút gọn của tài liệu. Xem và tải ngay bản đầy đủ của tài liệu tại đây (587.76 KB, 58 trang )

CHƯƠNG V : TíNH ổn định của ô tô - máy kéokhái niệm chung về tính ổn địnhNói một cách khái quát, tính ổn định của ô tô - máy kéo là khảnăng đảm bảo giữ đợc quỹ đạo chuyển động theo yêu cầu trong mọiđiều kiện chuyển động khác nhau. Tùy thuộc điều kiện sử dụng, ôtô-máy kéo có thể chuyển động hoặc đứng yên trên dốc ( đờng cógóc ngiêng ngang hoặc góc ngiêng dọc), có thể quay vòng hoặcphanh ở các loại đờng khác nhau (đờng tốt, đờng xấu,). Trongnhững điều kiện chuyển động phức tạp nh vậy, ô tô- máy kéo phảidữ đợc quỹ đạo chuyển động của nó sao không bị lật đổ, không bịtrợt hoặc thùng xe không bị ngiêng, cầu xe quay lệch trong giới hạn chophép để đảm bảo cho chúng chuyển động an toàn. Mục đích củaviệc thiết kế tính toán các cụm chi tiết cũng nh việc sử dụng, đềunhằm tăng khả năng an toàn chuyển động để nâng cao vận tốcchuyển động của xe, có nghĩa là tăng tính kinh tế và tính ổn địnhcủa ô tô-máy kéo trong mọi điều kiện làm việc.Tính ổn định của ô tô-máy kéo khi chuyển động, quay vònghoặc khi phanh sẽ đợc khảo sát ở phần II : đi ngiên cứu tính ổn địnhcủa ô tô-máy kéo nhằm đảm bảo khả năng không bị lật không bị lậtđổ hoặc bị trợt trong các điều kiện chuyển động khác nhau. Sauđây là trình bày từng trờng hợp.5.1.ổn định của ô tô bánh xe.5.1.1.Tính ổn định dọc của ô tô bánh xe.5.1.1.1.Tính ổn định dọc tĩnh.a. Trờng hợp xe đứng trên dốc quay đầu nên.+>phảidốc bên( Hữu Phú)Tínhổn địnhdọc tĩnhcủa ôtô làkhả năng đảm bảo cho xe không bị lật hoặc bị trợt khi đứng yên trênđờng dốc dọc.Hình V-1: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ôtô khi đứng yên quayđầu lên dốc.Khi ôtô đứng trên dốc nghiêng quay đầu lên dốc sẽ chịu tác dụngcủa các lực sau:Trọng lợng của ôtô đặt tại trọng tâm xe là G. Do có góc dốc nênG đợc phân ra làm hai thành phần Gcos và Gsin.+) Gcos : Phơng vuông góc mặt đờng+) Gsin : Phơng song song với mặt đờngHợp lực của các phản lực thẳng đứng của đờng tác dụng lên bánhxe trớc là Z1 và bánh xe sau là Z2. Ta có : Z1 + Z2 = G.cos.Do tác dụng của thành phần trọng lợng Gsin, xe có thể bị trợtxuống dốc mặc dù có mômen cản lăn ( Mf ). Trị số của mômen cản lănnhỏ nên phải đặt phanh ở các bánh xe sau. Lực phanh là PpKhi đó ta tính mômen tại B (Vì xe đng yên nên không có lực quántính và lực cản không khí ) sẽ đợc:MB = Z1L - Gbcos1+ Ghgsin1=0(V-1)Rút gọn Z1 = 0 ( vi xe bị lật quanh diểm A ) ta đợc :tg1=bhg(V-2)Trong đó : 1 là góc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu lêndốc.Một số trị số của góc dốc giới hạn ở một số loại ôtô khi đứng trêndốc+) Đối với xe du lịch và vận tải khi không tải: 1=600+) Xe vận tải khi đẩy tải: 1=30 đến 400+)Xe tự đổ khi không tải 1 = 20 350Sự mất ổn định dọc của ôtô không chỉ do sự lật đổ dọc mà còndo sự trợt trên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bám không tốt giữacác bánh xe và mặt đờng trong trờng hợp này để tránh cho khỏi trợtlăn xuống dốc ngời ta thờng bố trí phanh ở các bánh xe. Khi lực phanhlớn nhất đạt đến giới hạn bám, xe có thể bị trợt xuống dốc góc dốc giớihạn khi xe bị trợt đợc xác định nh sau:Ppmax=Gsint = Z2(V-3)Trong đó:Ppmax : lực phanh lớn nhất đặt ở bánh xe sau: hệ số bám dọc của bánh xe với đờngZ2: hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đờng tác dụng lênbánh xe sau.Theo phơng pháp xác đinh ở chơng II ( không có lực quán tínhcủa không và mômen quán tính) ta có :Z2=Ga cos Ghh sin L(II-23)Thay giá trị của Z2 vào V-3 rồi rút gọn, ta sẽ xác định đợc góc dốcgiới hạn khi ôtô đứng trên dốc bị trợtatg't= L hg(V-4)với 't : góc dốc giới hạn trợt khi xe quay đầu lênĐể đảm bảo an toàn khi xe đứng trên dốc ngời ta thờng để điềukiện xe bị trợt trớc khi bị lật đổ, điều đó đợc xác định bằng biểuthứctgt < tgl;(V-5)hay:ab L hg h g bhg(V-6)Qua các trờng hợp trên, ta có nhận xét rằng góc giới hạn khi ôtôđứng trên dốc bị trợt hoặc lật đổ chỉ phụ thuộc vào tạo độ trọngtâm của xe và chất lợng mặt đờng.+> dốc bên trái ( Quang Phái )Tính ổn định dọc tĩnh của ô tô máy kéo bánh xe là khả năngđảm bảo cho xe không bị lật hoặc bị trợt khi đứng yên trên đờngdốc dọc.aLhgbatO2Z2GcoasPpGsianGMfO1bZ1atHình V-2: trình bày sơ đồ lực và mômen tác dụng lên máy kéo bánh xe khiđứng trên dốc.Khi ô tô máy kéo đứng trên dốc nghiêng quay đầu lên dốc sẽchịu tác dụng của các lực nh sau:+Trọng lợng của ô tô - máy kéo đặt tại trọng tâm xe là G. Do cógóc dốc nên G đợc phân ra làm hai phần G.cos và G.sin.+Hợp lực cảu các phản lực thẳng đứng của đờng tác dụng lênbánh xe trớc là Z1 và các bánh xe sau là Z2 . Ta có Z1 + Z2 = Gcos+Do tác dụng của thành phần trọng lợng Gsin , xe có thể bị trợtxuống dốc mặc dù có mômen cản lăn cản lại.Trị số cảu mômen cản lănnhỏ nên phải đặt phanh ở các bánh xe phía sau.Trờng hợp xe đứng yên trên dốc quay đầu lên(hình V- 2), khi gócdốc củatăng dần cho tới khi bánh xe trớc nhấc khỏi mặt đờng , lúcđó hợp lực Z1 = 0 và xe sẽ bị lật quanh điểm O2 (O2 là giao điểm củađờng và trục thẳng đứng qua tâm bánh xe sau). Để xác định gócdốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng yên quay đầu lên dốc, ta lậpphơng trình mômen của tất cả các lực đối với điểm O 2 rồi rút gọn vớiZ1 = 0 sẽ đợc:Gbcos1 - Ghgsin1 0 ;tgTrong đó :11=.(V 7)(V 8)- góc dốc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầulên dốc.Trờng hợp xe đứng yên trên dốc quay đầu xuống ta cũng làm tơngtự bằng cách lấy mômen đối với điểm O 1, thay Z2 =0 rồi rút gọn ta đợc:tg1=.(V 9)ở đây :1 - góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ đứng khi xe quay đầuxuống dốc.Cần chú ý rằng trong các phơng trình trên đã bỏ qua mômen cảnlăn nhằm tăng tính ổn định tĩnh cảu xe.Qua các biểu thức trên ta thấy rằng góc dốc giới hạn ở một số loại ôtô máy kéo khi đứng yên trên dốc.+ Đối với xe du lịch và vạn tải khi không tải :1 =.1 =+ Xe vận tải và máy kéo bánh xe đầy tải :1= 35;+ Xe tự đổ khi không tải :);1 = (2011..Sự mất ổn định dọc tĩnh của ô tô máy kéo không chỉ do sự lậtđổ dọc mà còn do sự trợt trên dốc do không đủ lực phanh hoặc dobám không tốt giữa bánh xe và đờng.Trong trờng hợp này, để tránhcho xe khỏi trợt lăn xuống dốc,ngời ta bố trí phanh ở các bánh xe. Khilực phanh lớn nhất đạt tới giới hạn bám,xe có thể bị trợt xuống dốc,gócdốc giới hạn khi xe bị trợt đợc xác định nh sau:Ppma=Gsin t= .Z2 .(V - 10)Trong đó :Ppmax - lực phanh lớn nhất đặt ở bánh xe sau ; - hệ số bám dọc bánh xe với đờng ;Z2 - hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đờng tác dụng lênbánh xe sau.Theo phơng pháp xác định ở chơng II ta có :Z2 =(II-23)Thay giá trị của Z2 vào ( VII-4) rồi rút gọn, ta sẽ xác định đợc gócdốc giới hạn khi xe bị trợt băng cách tơng tự nh khi xe dứng quay đầulên dốc :tgt=..(V - 11)Khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống ,ta cũng xác định đợc gócdốc giới hạn khi xe bị trợt bằng cách tơng tự nh khi xe đứng quay đầulên dốc :tg 1 = .(V - 12)Trong đó :t- góc dốc giới hạn bị trợt khi xe đứng yên trên dốc quay đầulên ;t góc dốc giới hạn bị trợt khi xe đứng trên dốc quay đầuxuống ;Đối với ô tô , cơ cấu phanh đợc bố trí ở tất cả các bánh xe.Do đólực phanh cực đạiP pmax = .G.cos .Cũng xácđịnh tơng tự nh trên ta có điều kiện để xe đứng trên dốc bị trợt nhsau:tgt= tg t = .(V - 13)Để đảm bảo an toànkhi xe đứng yên trên dốc ngời ta thờng đểđiều kiện xe bị trợt trớc khi bị lật đổ, điều đó đợc xác định bằngbiểu thức :tgttg l ;(V - 14)hay :(V - 15)Qua các trờng hợp trên,ta có nhận xét rằng góc giới hạn khi ô tô máy kéo đứng trên dốc bị trợt hoặc bị lật đổ chỉ phụ thuộc vào tọadộ trọng tâm của xe và chất lợng của mặt đờng.b. Trờng hợp xe đứng trên dốc quay đầu xuống.Là một trờng hợp rất rất ít thấy trong thực tế, thờng ngời lái xe khiphanh trên dốc thờng sử dụng phanh tay để phanh trên dốc, do đó thờng thấy là phanh quay đầu nên dốc. Nhng trong quá trình tìm hiểuchơng này nhằm tìm hiểu sâu hơn về tính ổn định của xe trêndốc.+> dốc bên trái ( Tĩnh )Khi ô tô đứng yên quay đầu xuống dốc sẽ chịu các lực tác dụngsau:-Trọng lợng của ô tô đặt tại trọng tâm xe là G do góc nghiêng ánên G đợc phân ra làm hai thành phần G.cos và G.sin-Hợp lực của các phản lực thẳng đứng của đờng tác dụng lênbánh xe trớc là Z1, bánh sau là Z2 ta có:Z1+Z2 =G.cos.-Do tác dụng của thành phần trọng lợng G.sin, xe có thể bị trợtxuống mặc dù có mômen cản lăn cản lại.lb2G.sinaao2 z pG.cosahgaGMfo1 za1Hình vẽ : thể hiện sơ đồ lục và mômen tác dụng lên ô tôĐứng yên quay đầu xuống dốc.Khi ô tô đứng yên quay đầu xuống dốc sẽ chịu các lực tác dụngsau:-Trọng lợng của ô tô đặt tại trọng tâm xe là G do góc nghiêng ánên G đợc phân ra làm hai thành phần G.cos và G.sin-Hợp lực của các phản lực thẳng đứng của đờng tác dụng lênbánh xe trớc là Z1, bánh sau là Z2 ta có:Z1+Z2 =G.cos.-Do tác dụng của thành phần trọng lợng G.sin, xe có thể bị trợtxuống mặc dù có mômen cản lăn cản lại.-Trong trờng hợp xe đứng yên quay đầu xuống dốc (hình vẽ),khi góc dốc tăng dần cho tới khi bánh sau nhấc khỏi mặt đờng, lúc đó hợp lực Z2 = 0 và xe sẽ bị lật quanh điểm O1(O1 làgiao điểm của đờng và đờng thẳng đứng đi qua tâm bánhxe trớc). Để xác định góc dốc giới hạn mà xe bị lật, ta lập phơng trình mômen của tất cả các lực đối với điểm O 1Ta có phơng trình mômen tại điểm O1: óMo1 = G.cos.a G.sin.hg Z2.L = 0.Khi xe lật Z2 = 0 phơng trình mômen có dạng :ómo1 = G.cos.a G.sin.hg = 0G.cos.a = G.sin.hgTag =ahg.(V-16)(V-17)ở đây: là góc dốc giới hạn xe bị lật đứng yên quay đầu xuống dốcQua các biểu thức trên ta thấy rằng góc dốc giới hạn lật đổ tĩnhchỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe.Một số trị số của góc giới hạn ở một số lạo ô tô khi đứng yên trêndốc.+ Đối với xe du lịch và vân tải khi không tải := 60o+ Xe vân tải và máy kéo bánh xe khi đầy tải := 35 - 40o; < 60o .+ Xe tự đổ khi không tải : = (20 -35)o; > 60o.Sự mất ổn định dọc tĩnh của ô tô không chỉ do sự lật đổ dọcmà còn do sự trợt trên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bám khôngtốt giữa bánh xe và đờng. Trong trờng hợp này, để tránh cho xe khỏitrợt lăn xuống dốc, ngời ta thờng bố trí phanh ở các bánh xe. Khi lựcphanh lớn nhất đạt đến giới hạn bám, xe có thể bị trợt xuống dốc, gócgiới hạn khi xe bị trợt đợc xác định nh sau :Pmax = G.sin = .Z2.(V-18)Trong đó :Pmax - Lực phanh lớn nhất đặt ở bánh xe sau; - Hệ số bám dọc của bánh xe với đờng;Z2- Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đờng tác dụnglên bánh xe sauTheo phơng pháp xác định ở chơng II ta có :Z2=G. cos .a G.hg .sin LThay giá trị Z2 vào (V-18) ta có : G.sin = . Tang = .G. cos .a G.hg .sin La;L .hgĐối với ô tô, cơ cấu phanh đợc bố trí ở tất cả các bánh xe. Do lựcphanh cực đại Pmax= .G.cos cũng xác định nh trên ta có điều kiệnđể xe đứng yên trên dốc bị trợt nh sau:Tang = (V-19)Để đảm bảo an tonà khi xe đứng trên dốc ngời ta thờng đểđiều kiện khi xe bị trợt trớc khi lật đổ, điều đó đợc xác định bằngbiểu thức :a. L .h < a/hg.(V - 20)gQua trờng hợp ta xét trên, ta có nhận xét rằng góc giới hạn khi ô tôđứng trên dốc bị trợt hoặc lật đổ chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọngtâm của xe và chất lợng mặt đờng. +> dốc bên phải ( Văn Tính )Tính ổn định của ô tô máy kéo bánh xe là khả năng đảm bảocho xe không bị lật hoặc bị trợt khi đứng yên trên đờng dốc dọcKhi ô tô máy kéo đứng yên trên đờng dốc nghiêng quay đầuxuống dốc sẽ chiu tác dụng của các lục sau :+ Trọng lợng của ô tô máy kéo đặt tại trọng tâm G của xe. Do gócdốc nên G đợc phân tích thành hai thành phần Gsin và Gcos+ hợp lực của các phản lực thẳng đứng của đờng tác dụng lênbánh xe trớc làvà bánh xe sau làta có :+= Gcos+ Do tác dụng thành phần trọng lợng Gsin nênxe có thể bị trợtxuống dốc mặc dù có mô men cản lăn cản lại . trị số của mô mencảnlawn nhỏ nên phải đặt phanh ở bánh xe sau.Khi tăng dần cho tới lúc bánh xe sau nhấc khỏi mặt đờng .lúc đóhợp lực= 0 và xe bị lật quanh. Để xác định góc dốc giới hạn màxe bi lật đổ khi đứng quay đầu xuống dốc ta lập phơng trình mômen của tất cả các lực đối với=G.-G:.a + .L = 0= 0 =>=(V - 21)Trong đó: : - góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ đứng khi xe quayđầu xuống dốc.a: khoảng cách từ trọng tâm xe đén tâm cầu trớc.: khoảng cách từ đờng tới tâm xe .Cần chú ý rằng trong các phơng trình trên đã bỏ qua mô men cảnnhằm tăng tính ổn định của xe.Qua các biểu thức trên ta thấy rằng góc dốc giới hạn bị lật đoortĩnh chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe.Sự mất ổn định dọc tĩnh của xe không chỉ do sự lật đỏ dọc màcon do sự trợt trên dốc do không đủ lực phanh hoặc do bàm ko tốtgiữa bánh xe và đờng . để tránh cho xe khỏi trợt lăn xuống dốc , ngờita bố trí phanh ở các bánh xe .khi lực phanh lớn nhất đạt đến giới hạnbám ,xe có thể bị trợt xuống dốc ,góc dốc giới hạn khi xe bị trợt đợc xácđịnh nh sau :=G= .(V - 22)Trong đó :: Lực phanh lớn nhất ở bánh xe sau:Hệ số bám dọc của xe với môi trờng:Hợp lực phản lực thẳng góc từ đờng tác dụng lên bánhxeTừ (V - 21) ta có :=Thayvào (V - 22) ta đợc :G=(V - 23)=: góc giới hạn bị trợt khi xe quay đầu xuốngĐối với ô tô cơ cấu phanh đợc bố trí ở tất cả các bánh xe .do đó lựcphanh cực đại= G. .cos .xác định tơng tự ta có điều kiện đẻxe đứng yên trên dốc bị trợt nh sau;=(V -24)Để đảm bảo an toàn khi xe đứng trên dốc ngời ta thờng để diềukiện bị trợt trớc khi bị lật đổ điều đó đợc xác định bằng công thức :