Lý thuyết ô tô

LỜI NĨI ĐẦU Lý thuyết tơ môn học sở ngành thiếu việc đào tạo nhân lực cho ngành công nghệ ô tơ Mơn học khảo sát q trình lăn bánh xe với mặt đường yếu tố ảnh hưởng đến qúa trình lăn Những kiến thức mơn học làm tiền đề cho việc nghiên cứu tính tốn thiết kế phận tơ hay tổng thể tơ Ngồi ra, mơn học bổ ích cho việc hình thành kỹ chuẩn đoán hư hỏng đề phương hướng khắc phục q trình hoạt động tơ Do tính chất rộng lớn lĩnh vực lý thuyết tơ, tài liệu trình bày vấn đề đặc tính sử dụng có liên quan đến trình lăn bánh mặt đường Tài liệu thực với mục đích dùng làm tài liệu học tập cho sinh viên ngành cao đẳng khí tơ sử dụng để tham khảo cho sinh viên cán kỹ thuật ngành khác có sử dụng phương tiện giao thơng tơ Lý thuyết ôtô Trang MỤC LỤC Chương LỰC VÀ MOMENT TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ 1.1 Xây dựng đường đặc tính tốc độ ngồi động 1.2 Lực kéo tiếp tuyến mô men xoắn ô tô .6 1.2.1 Lực ko tiếp tuyến ô tô 1.2.2 Tỷ số truyền hệ thống truyền lực 1.2.3 Hiệu suất hệ thống truyền lực 1.2.4 Moment xoắn lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động 1.3 Lực bám bánh xe chủ động hệ số bám 1.3.1 Lực bám, hệ số bám .8 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng tới hệ số bám .9 1.4 Các lực cản chuyển động ôtô 11 1.4.1 Trọng lượng ô tô 11 1.4.2 Lực cản dốc 12 1.4.3 Lực cản lăn 12 1.4.4 Mô men cản lăn 14 1.4.5 Lực cản rơ-mooc 14 1.4.6 Lực cản khơng khí 15 1.4.7 Lực quán tính 16 Câu hỏi ôn tập 18 Chương ĐỘNG LỰC HỌC ÔTÔ 2.1 Khái niệm bán kính bánh xe 19 2.1.1 Các loại bán kính bánh xe 19 2.1.2 Ký hiệu lốp 23 2.2 Động lực học bánh xe 24 2.2.1 Trường hợp 24 2.2.2 Trường hợp 25 2.2.3 Trường hợp 26 2.3 Động lực học bánh xe có phản lực ngang đường tác dụng 28 2.4 Hệ số cản lăn f phương pháp xác định 29 2.5 Xác định phản lực thẳng góc mặt đường tác dụng lên bánh xe 31 2.5.1 Trong mặt phẳng dọc 31 2.5.2 Trong mặt phẳng ngang 33 Lý thuyết ôtô Trang Câu hỏi ơn tập 34 Chương 3.1 TÍNH TỐN SỨC KÉO CỦA ƠTƠ Cân lực kéo 35 3.1.1 Phương trình cân lực kéo .35 3.1.2 Đồ thị cân lực kéo 37 3.2 Cân công suất 38 3.2.1 Phương trình cân công suất 38 3.2.2 Đồ thị cân công suất 39 3.2.3 Ý nghĩa đồ thị công suất .39 3.3 Nhân tố động lực học ô tô .40 3.3.1 Định nghĩa 40 3.3.2 Đồ thị nhân tố động lực học theo điều kiện bám 42 3.3.3 Ý nghĩa đồ thị 43 3.3.4 Đặc tính động lực học tải thay đổi 43 3.4 Tính tốn sức kéo tô 44 3.4.1 Các thông số cho trước 44 3.4.2 Các thông số chọn 44 3.4.3 Các thơng số tính tốn 44 3.5 Phân chia khoảng vận tốc cho số truyền 45 Câu hỏi ôn tập 50 Chương TÍNH KINH TẾ NHIÊN LIỆU CỦA ƠTƠ 4.1 Các tiêu đánh giá tính kinh tế nhiên liệu 51 4.2 Phương trình tiêu hao nhiên liệu 52 4.3 Đặc tính tiêu hao nhiên liệu tô 54 Câu hỏi ôn tập Chương 5.1 57 TÍNH ỔN ĐỊNH CỦA Ơ TƠ Ổn định dọc ô tô 58 5.1.1 Ổn định dọc lên dốc 58 5.1.2 Ổn định dọc xe chuyển động đường với vận tốc lớn 60 Lý thuyết ôtô Trang 5.2 Ổn định ngang 61 5.2.1 Khi xe chuyển động đường nghiêng ngang 64 5.2.2 Ổn định ngang xe quay vòng đường 63 Câu hỏi ôn tập 65 Chương TÍNH DẪN HƯỚNG CỦA Ơ TƠ 6.1 Điều kiện quay vịng khơng trượt bên tơ 66 6.2 Ảnh hưởng đàn hồi lốp tới tính quay vịng tơ 67 6.3 Tính ổn định bánh xe dẫn hướng 69 6.3.1 Góc nghiêng dọc trụ quay đứng – Caster 70 6.3.2 Góc nghiêng ngang trụ quay đứng – King pin inclination 70 6.3.3 Góc nghiêng ngang bánh xe – Camber 70 6.3.4 Độ chụm bánh xe - Toe In 71 6.3.5 Dao động bánh xe dẫn hướng .71 Câu hỏi ôn tập 75 Chương PHANH Ô TÔ 7.1 Lực phanh sinh bánh xe .76 7.2 Phương trình động lực học tơ phanh 77 7.3 Vấn đề sử dụng trọng lượng bám phanh 79 7.3.1 Điều kiện phanh tơ có hiệu 79 7.3.2 Cơ sở lý thuyết điều hòa lực phanh 80 7.3.3 Vấn đề chống hãm cứng bánh xe phanh 82 7.4 Các tiêu đánh giá trình phanh 83 7.4.1 Gia tốc chậm dần phanh 83 7.4.2 Thời gian phanh tối thiểu 84 7.4.3 Quãng đường phanh tối thiểu 84 7.4.4 Giản đồ phanh 85 Câu hỏi ôn tập 85 Lý thuyết ôtô Trang Chương 8.1 8.2 TÍNH NĂNG THƠNG QUA CỦA Ơ TƠ Khái niệm 86 Các yếu tố hình học ảnh hưởng tới tính thơng qua 86 8.2.1 Khoảng sáng gầm xe  H  86 8.2.2 Chiều dài phía trước  L  chiều dài phía sau  L9  86 8.2.3 Các góc thơng qua  3 86 8.2.4 Bán kính thơng qua dọc  R5  87 8.2.5 Bán kính thơng qua ngang  R n  88 8.2.6 Góc nghiêng ngang cầu xe    .88 8.2.7 Bán kính bánh xe, chiều dài sở, tọa độ trọng tâm xe góc quay móc kéo 88 8.3 Các yếu tố lực học ảnh hưởng tới tính thơng qua 89 8.3.1 Trọng lượng xe  G  89 8.3.2 Công suất riêng xe  N  .89 y 8.3.3 Nhân tố động lực học  D  90 8.4 Khả vượt hào, vượt tường chắn ô tô 90 8.4.1 Khả vượt tường chắn Ảnh hưởng kết cấu vi sai .90 8.4.2 Khả vượt hào 93 Câu hỏi ôn tập 94 Lý thuyết ôtô Trang CHƯƠNG LỰC VÀ MOMENT TÁC DỤNG LÊN ÔTÔ Mục tiêu: sau học xong chương này, người học có khả năng:  Phân tích tả chất xây dựng đường đặc tính ngồi động  Phân tích chất lực kéo, lực bán, hệ số bám Các nhân tố ảnh hưởng tới  Phân tích, viết lực cản chuyển động tơ 1.1 XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH TỐC ĐỘ NGỒI CỦA ĐỘNG CƠ  Xác định lực moment tác dụng lên bánh xe chủ động ô tô cần phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ động Đường đặc tính tốc độ động đồ thị phụ thuôc công suất có ích N e, momemt xoắn có ích Me, suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay n theo tốc độ góc  trục khuỷa Có hai loại đường đặc tính tốc độ động cơ:  Đường đặc tính tốc độ cục bộ;  Đường đặc tính tốc độ ngồi (đường đặc tính ngồi động cơ) Đường đặc tính tốc độ ngồi động nhận cách thí nghiệm băng thử (động xăng chế độ bướm ga mở hồn tồn, động diezel vị trí cung cấp nhiên liệu tối đa) Đường đăc tính tốc độ cục bộ; lúc bướm ga vị trí trung gian  Xây dựng đường đặc tính ngồi động sở cơng thức S.RLAY DECMAN có dạng : n  n  n N e = N max [ a e  b e   c e  ] nN  nN   nN  Trong đó: Lý thuyết oâtoâ Trang + N e , ne : Công suất hữu ích động số vịng quay trục khuỷu ứng với điểm + N max , nN : Cơng suất hữu ích cực đại số vịng quay ứng với cơng suất nói + a , b , c : Hệ số thực nghiệm chọn theo loại động Vì động xăng nên chọn a = b = c =1 Trên sở công thức S.RLAY DECMAN ta tính N e theo giá trị ne khác Ta tính momen xoắn ( M e ) động theo công thức : 10 N e Me = 1.047 ne Trong đó: N e , ne : Cơng suất hữu ích động số vòng quay trục khuỷu ứng với điểm 1.2 LỰC KÉO TIẾP TUYẾN VÀ MOMENT XOẮN CỦA ƠTƠ 1.2.1 Lực kéo tiếp tuyến ơtơ: Công suất bánh xe chủ động biểu qua thơng số moment xoắn M k số vịng quay nb bánh xe chủ động, nhờ có tiếp xúc bánh xe với mặt đường vùng tiếp xúc xẽ phát sinh lực kéo tiếp tuyến P k lực mà mặt đường tác dụng lên bánh xe Hình 1.3 - Lực kéo tiếp tuyến Nhờ tác dụng tương hỗ bánh xe_đường, bánh xe chịu tác dụng từ mặt đường phản lực ngược chiều với lực vòng Pv Pv  Mk rb Phản lực lực vòng Pv gọi lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Lực kéo tiếp tuyến kí hiệu Pk Nếu khơng kể đến ảnh hưởng lực quán tính bánh xe quay khơng lực cản lăn trị số lực kéo tiếp tuyến với trị số lực vịng Pv Lý thuyết ôtô Trang Vậy, lực kéo tiếp tuyến Pk phản lực lực vòng Pv Pk  Pv  Mk rb 1.2.2 Tỷ số truyền hệ thống truyền lực Tỷ số truyền hệ thống truyền lực xác định theo công thức sau: it  ne e  nb b : Tỷ số truyền hệ thống trực it ne , e : Số vòng quay tốc độ động nb , b : Số vòng quay tốc độ bánh xe Về mặt kết cấu tơ, tỷ số truyền hệ thống truyền lực theo cụm chi tiết sau: it  ih i p io ic Với ih : Tỷ số truyền hộp số i p : Tỷ số truyền hộp số phụ io : Tỷ số truyền truyền lực Hộp số hộp số phụ thường có nhiều tay số, tùy theo vị trí cần số mà có tỷ số truyền it khác hệ thống truyền lực 1.2.3 Hiệu suất hệ thống truyền lực Ô tô làm việc, công suất động truyền đến bánh xe chủ động bị mát ma sát, khuấy dầu,… Công suất truyền đến bánh xe chủ động là: Hiệu suất hệ thống truyền lực tính công thức: t = N  Nt N NK = E = 1- t với N k  N e  N t NE NE NE NK: Công suất truyền đến bánh xe chủ động NE: Cơng suất hữu ích động Nt: Công suất tổn thất hệ thống truyền lực t : Hiệu suất hệ thống truyền lực, phụ thuộc vào nhiều yếu tố như:  Chế độ tải trọng  Tốc độ chuyển động  Chất lượng chế tạo chi tiết Lý thuyết ôtô Trang  Độ nhờn dầu bôi trơn 1.2.4 Moment xoắn lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động Moment xoắn bánh xe chủ động M k chuyển động ổn định tính cơng thức: M k  M e it  t  M e ih i p io ic  t Pk  M k M e ih i p io ic t  rtb rtb Với rtb bán kính trung bình bánh xe 1.3 LỰC BÁM CỦA BÁNH XE CHỦ ĐỘNG VÀ HỆ SỐ BÁM 1.3.1 Lực bám, hệ số bám Lực bám hệ số bám bánh xe chủ động mặt đường: Ơ tơ chuyển động vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đường phải có độ bám định đặt trưng hệ số bám Chất lượng bám bánh xe chủ động đánh giá hệ số bám (ư) Ở mức độ đó, hệ số bám xem tương tự hệ số ma sát trượt hai bề mặt rắn học Tuy nhiên điều khơng hồn tồn xác, có tác động tương hỗ bánh xe mặt đường, khơng có ma sát mà cịn có bám học vật thể với (mặt đường lốp) Lực bám bánh xe chủ động: Pi  iGi Trong đó: i – hệ số bám bánh xe chủ động với mặt đường Nó đặc trưng cho khả bám bánh xe với đường; G i – tải trọng tác dụng lên bánh xe theo phương pháp tuyến Bản chất lực kéo theo điều kiện bám, ta khảo sát bánh xe đàn hồi lăn mặt đường khơng biến dạng, lực ma sát bánh xe với mặt đường Khi lực vòng hệ số bám Pv truyền từ động đến bánh xe chủ động, ứng với loại đường có i khác nhau, lực bám Pi có giá trị khác Hệ số bám  bánh xe chủ động với mặt đường:  Lý thuyết ôtô Pk max G Trang Pk max : Lực kéo tiếp tuyến cực đại bánh xe chủ động với mặt đường G : Tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động P : Lực bám, với: P  .G  .Pz Điều kiện để bánh xe chủ động chuyển động mà không bị trựơt quay là: Pk  P 1.3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám 1.3.2.1.Trọng lượng bám ô tô G Trọng lượng bám ô tô G tỷ lệ thuận với lực bám Khi trọng lượng bám G tăng, lực bám ô tô P tăng Trọng lượng bám G phụ thuộc vào số cầu chủ động ô tô Trị số G tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe cầu chủ động Ơ tơ có tính thơng qua cao, có tất cầu chủ động, vậy, trọng lượng bám xe trọng lượng tồn tơ 1.3.2.2.Chất lượng trạng thái đường Chất lượng trạng thái đường yếu tố định ảnh hưởng tới hệ số ma sát đường lốp lực cản trượt lực cản nén đất Độ ẩm đất ảnh hưởng tới hệ số ma sát đường lốp, tức ảnh hưởng tới chất lượng bám bánh xe với đường Khi độ ẩm đất tăng, hệ số ma sát đường lốp giảm; đặc biệt giảm hệ số nội ma sát đất Do dẫn đến giảm đáng kể lực bám bánh xe với đường 1.3.2.3.Áp lực riêng đường (tỉ lệ thuận áp suất lốp q0 ) Giảm áp lực riêng đường (tỉ lệ thuận với giảm q ) tăng diện tích tiếp xúc dẫn đến tăng lực bám bánh xe với đường Ngoài ra, đường biến dạng, việc giảm áp lực riêng làm giảm lực cản lăn bánh xe, vậy, đảm bảo điều kiện tốt cho ô tô chủ động Qua thực tế sử dụng loại lốp chuyên dùng có áp suất lốp thấp cho thấy rằng, cát, việc giảm áp suất lốp có ảnh hưởng rõ rệt đến hệ số bám Ví dụ, giảm áp suất hới lốp  q0  từ 0, 6MPa xuống 0, 3MPa , hệ số bám đẵ tăng từ 0,47 đến 0,65 1.3.2.4 Loại hệ thống truyền lực Lý thuyết ôtô Trang 10 j p hg  G b    rk L g  ; j p hg  G  Pp rk   p  a   rk L g  M p1  Pp1.rk   p M p2 Hay: M p1  rk p C Lập tỉ số C j p hg  G b    L g ; M p  rk  p j p hg  G a    L g  (7-6) M P1 M p2 M P1 Pz1 gb  j p hg    M p Pz ga  j p hg b  jp hg g  const hg a  jp (7-7) g Nhận xét: C  f  j p , b, a, hg   Ứng với M j p khác ta cần phải có C  P1 khác nhau; M p2  Do tải trọng thay đổi (do cách chất tải C a , b , h g thay đổi) nên M P1 cần thay đổi giá trị tương ứng cho thích hợp M p2 Mối liên hệ Pzi  f j  p M pi  f  j  ứng với tơ có tải khơng tải p biểu diễn đồ thị hình 7-4  Hệ thống phanh ô tô cần tạo Ppi (và M pi ) thỏa mãn theo quan hệ đồ thị hình 7-3 (  theo phương trình 7-5 7-6) Phụ thuộc j p tức phụ thuộc vào thuộc vào  Lý thuyết ôtô  p ; phanh với cường độ cao phụ (vì j pmax   pmax g   g ) Trang 82 Hình 7.3 - Đồ thị biểu diễn mối quan hệ phản lực pháp tuyến Pz (a) mô men phanh Mp (b) với gia tốc phanh Jp Khi có tải Khi khơng tải 7.3.3 Vấn đề chống hãm cứng bánh xe phanh Trong q trình tính toán động lực học ta thường sử dụng giá trị hệ số bám  cho trước bảng số liệu Giá trị  tính tốn thực nghiệm, ứng với trường hợp bánh xe trược lết hoàn toàn đường (khi v  k  ) Thực hệ số bám  việc phụ thuộc vào đường sá trạng thái mặt đường, cịn phụ thuộc vào độ trượt tương đối   %  bánh xe với mặt đường q trình phanh Có hai khái niệm bám: bám dọc x bám ngang y Hệ số bám dọc tỉ số lực phanh Pp (tiếp tuyến với bánh xe) tải trọng G k tác dụng lên bánh xe x  Khi không phanh Pp  Gk x  Hệ số bám ngang tương tự: Lý thuyết ôtô Pp Y  PY Gk Trang 83 Độ trượt tương đối bánh xe với đường tính theo :  v  k rk  v     100%  Trong đó: v – vận tốc tịnh tiến ô tô (cũng tâm trục bánh xe); Hình 7.4 Mối quan hệ hệ số bám k – vận tốc góc bánh xe; doc x , ngang y hệ số trượt  rk – bán kính trung bình bánh xe  Khi  v  k rk     Khi  v  k rk    v  k rk : bánh xe lăn   k   có trượt lết Hệ số  x Khi v  k rk : bánh xe lăn không trượt,   ; thay đổi (hình 7-4) đạt k  , vk   max khoảng   (15  25) %   100% :bánh xe trượt lết hoàn toàn;   x ,  Y giảm Ở giá trị độ trượt tối ưu, hệ số bám ngang có giá trị cao Như vậy, trì cho trình phanh xảy vùng có độ trượt tối ưu   (15  25) %thì đạt Pp max   x max Pz Có nghĩa, hiệu phanh đạt cực đại, đảm bảo độ ổn định tốt phanh (do hệ số bám ngang có giá trị cao) Vì vậy, thiết kế hệ thống phanh người ta đưa vào chống hãm cứng bánh xe (thường gọi ABS_Anti lock Brakes System) 7.4 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ QUÁ TRÌNH PHANH 7.4.1 Gia tốc giảm dần phanh Phương trình cân lực kéo phanh: Pj  Pp  Pf  P  P  Pi Thực nghiệm cho thấy Pf , P , P cản lại chuyển động ơtơ có giá trị bé so với P p bỏ qua Nếu phanh đường đường nằm ngang Pj  Pp Ppmax xác định theo điều kiện bám Ppmax = G  Lý thuyết ôtô Trang 84 i G jmax  G. g  jmax   g Gia tốc chậm dần max phanh i  i : Hệ số tính đến ảnh hưởng khối lượng quay Để tăng gia tốc chậm dần phanh cần phải giảm  i Muốn vạy phanh cần cắt ly hợp, lúc dó  i giảm jmax tăng 7.4.2 Thời gian phanh Thời gian phanh càn nhỏ chất lượng phanh tốt j  dv  g   dt  i dv dt i  g Thời gian nhỏ từ vận tốc v1 đến v2 t  i v1 i   g dv   g v  v2  v2 Phanh ôtô đến dừng hẳngthì v2 = t  i v  g Thời gian phanh nhỏ phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh v1 hệ số  i hệ số bám  7.4.3 Quãng đường phanh Là tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ơtơ tài xế nhận biết cách trực quan xử lý tốt ôtô chuyển động Xác định quảng đường phanh nhỏ j dv  g  dt i Nhân ds cho hai vế ta được: dv  g ds  ds dt i v.dv  Suy smin  v1 i  .g vdv  s  v2  g ds i i (v12  v22 ) 2.g Khi phanh đến lúc ơtơ dừng hẳng: Lý thuyết ôtô Trang 85 smin  i v1 2.g 7.4.4 Giản đồ phanh Giản đồ phanh nhận từ thự nghiệm, biểu thị quan hệ lực phanh P p với thời gian t  t1 : Thời gian phản xa tài xế từ lúc thấy chướng ngại vật đến lúc tác động vào pedale phanh (phụ thuộc vào trình độ tài xế) t1 = 0,3 – 0,8s  t2 : Thời gian chậm tác dụng dẫn động phanh, tính từ lúc tài xế tác dụng vào pedale đến má phanh áp sát vào trống phanh (phanh dầu t2 = 0,03s, phanh khí t2 = 0,3s)  t3 : Thời gian biến thiên lực phanh Phanh dầu t3 = 0,2s, phanh khí t3 = 0,5 – 1s  t4 : Thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại (được xác định theo  tmin = i v1 )  g  t5 : Thời gian nhả phanh, lực phanh giảm dần đến phanh dầu t5 = 0,2s, phanh khí t5 = 1,5 – 2s Thời gian phanh t  t1  t  t3  t Hình 7.4 - Giản đồ phanh Điểm O hình ứng với lúc tài xế thấy chướng gại vật cần phải phanh CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG 8.Hãy viết phân tích phương trình động lực học tơ phanh? 9.Hãy phân tích điều kiện phanh có hiệu nhất? 10 Hãy phân tích cở sở lý thuyết điều hòa lực phanh? 11 Hãy phân tích tiêu đánh giá chất lượng phanh tơ? Lý thuyết ôtô Trang 86 Chương TÍNH NĂNG THÔNG QUA CỦA ÔTÔ Mục tiêu: sau học xong chương này, người học có khả năng:  Phân tích yếu tố hình học, yếu tố lực học ảnh hưởng tới tính thơng qua ô tô  Phân tích khả vượt tường chắn, vượt hào tơ 8.1 KHÁI NIỆM Tính thơng qua (hay cịn gọi tính động) ô tô khả chuyển động điều kiện đường xá khó khăn, phức tạp Tính thông qua phụ thuộc vào nhiều yếu tố: chủ yếu chất lượng kéo bám bánh xe, ngồi cịng phụ thuộc vào kết cấu thơng số hình học ơtơ 8.2 CÁC YẾU TỐ HÌNH HỌC ẢNH HƯỞNG ĐẾN TNTQ CỦA Ơ TƠ Phần lớn tiêu TNTQ hình học thơng số hình học tơ rơ – moóc gồm có: khoảng sáng gầm xe, góc vượt trước, vượt sau, khoảng cách phía trước, phía sau, bán kính thơng qua dọc, góc dốc lớn vượt được, góc nghiêng sườn đồi lớn vượt qua Ngồi ra, TNTQ hình học cịn đánh giá thơng số: bán kính thơng qua ngang, góc nghiêng cầu, hệ số trùng lặp vết bánh xe cầu trước cầu sau Đối với tơ có dẫn động hồn tồn tiêu: chiều rộng hào chiều cao vách chắn vượt qua 8.2.1 Khoảng sáng gầm xe  H1  Khoảng sáng gầm xe khoảng cách từ điểm thấp gầm xe đến mặt đường Điểm thấp gầm xe thường điểm nằm vỏ cầu chủ động, vỏ bánh đà động v.v … (hình 8.1) Khoảng sáng gầm xe định TNTQ xe đất mềm địa hình có mấp mô đột xuất (đá tảng, gốc cây, gờ đất … ) 8.2.2 Chiều dài phía trước  L6  chiều dài phía sau  L9  Là khoảng cách từ điểm ngồi phía trước (hoặc phía sau) xe đến mặt phẳng vng góc với đường qua tâm trục bánh xe cầu trước (hoặc cầu sau) Khoảng cách (hình 8.1) ảnh hưởng đến khả thơng qua hào, ụ đất, rãnh nước … Kích thước nhỏ hạn chế khả bánh xe bị treo lên khỏi mặt đất vượt qua chướng ngại 8.2.3 Các góc thơng qua 2 3 Khả thông qua xe vượt hào, vách đứng, lên xuống phà bị hạn chế phần lồi xe phía trước phía sau Khả khắc phục Lý thuyết ôtô Trang 87 chướng ngại định góc thơng qua trước (cịn gọi góc vượt trước góc vượt sau _hình 8.1)  , sau  Góc thơng qua trước  góc thơng qua sau  góc tạo mặt đường mặt phẳng qua điểm đầu xe đuôi xe, đồng thời tiếp xúc với bánh xe tương ứng Rn L9 L R5 L6 H1 3 2 Hình 8.1 - Các thơng số đánh giá tính thơng qua tơ Góc  ,  lớn, xe dễ dàng lên xuống dốc, lên xuống phà mà không sợ va mũi xe vào đất vào góc phà Trị số góc thơng qua phụ thuộc vào bố trí chung mà chủ yếu phụ thuộc vào việc bố trí động cơ, phụ thuộc vào kết cấu vỏ xe (khung xe) 0 Với xe có TNTQ thường   25 ,   20 Ở tơ có TNTQ cao,     300 Với ô tô có TNTQ cao,     600  700 8.2.4 Bán kính thơng qua dọc  R5  Khi xe chuyển động đường có mấp mô với chiều dài chiều dài sở (gị đống, cầu ngắm kiểu vịm … ) TNTQ xe xác định khoảng cách từ điểm thấp gầm xe đến mặt đường mà cịn phụ thuộc vào vị trí điểm so với trục bánh xe Trong trường hợp yếu tố hình học TNTQ bán kính thơng qua dọc R5 (hình 8.1) Bán kính thơng qua dọc R5 bán kính đường trịn tiếp tuyến với hai bánh xe điểm thấp gầm xe; điểm khác ô tô nằm ngồi chu vi cung trịn Bán kính thơng qua dọc ảnh hưởng đến khả vượt qua mấp mô cục dọc đường đi, khúc gỗ chắn ngang … Nếu R5 lớn tính thông qua Để giảm sở xe tăng khoảng sáng gầm xe Lý thuyết ôtô R5 cần phải giảm chiều dài Trang 88 8.2.5 Bán kính thông qua ngang  Rn  Rn bán kính cung trịn tiếp xúc với hai bánh xe cầu qua điểm thấp gầm xe (hình 8.1) Bán kính xác định khả thơng qua đường mấp mơ ngang có chiều rộng nhỏ vệt bánh xe Nếu Rn nhỏ tăng tính thơng qua.Trong tiêu chuẩn kỹ thuật người ta khơng qui định kích thước Rn 8.2.6 Góc nghiêng ngang cầu xe  Nhờ tính chất đàn hồi treo, xe chuyển động đường mấp mô, bánh xe không bị tiếp xúc với mặt đường Góc nghiêng ngang cầu xe  xác định tổng góc nghiêng cầu trước cầu sau so với mặt phẳng nằm ngang (hình 8.2) Nghiêng cầu chủ động gây nên phân bố lại tải trọng bánh xe Đối với xe có vi sai bánh xe vi sai cầu (loại vi sai có ma sát nhỏ), nghiêng cầu chủ động làm giảm đáng kể lực kéo theo bám gây biến dạng khung ứng suất cho phép Trị số lớn góc  nghiêng ngang  max phụ thuộc loại độ cứng hệ thống treo, phụ thuộc vào độ cứng khung Đối với Hình 8.2 - Góc nghiêng ngang cầu xe loại xe khác  max dao động giới hạn lớn Độ nghiêng cho phép xe khắc phục chướng ngại giới hạn khả thông qua giảm lực kéo theo bám độ biến dạng khung theo điều kiện bền 8.2.7 Bán kính bánh xe, chiều dài sở, tọa độ trọng tâm xe góc quay móc kéo Bán kính bánh xe, chiều dài sở có ảnh hưởng lớn đến khả vượt tường chắn rãnh hào Chiều dài sở bán kính bánh xe lớn khả vượt tường đứng hào rộng tốt Đối với xe nhiều cầu, khả vượt hào rộng khoảng cách hai cầu kề định Bán kính bánh xe cịn ảnh hưởng đến lực xe đất biến dạng Bán kính bánh xe lớn khả thông qua xe cao Tọa độ trọng tâm xe ảnh hưởng đến TNTQ xe vượt chướng ngại gây lật Do vậy, trọng tâm nằm gần xe thấp tốt Lý thuyết ôtô Trang 89 Góc quay móc kéo đặc trưng cho khả thơng qua xe có kéo rơ mooc (hình 8.3) Góc quay móc kéo mặt phẳng nằm ngang   750 ; mặt phẳng thẳng đứng   20 Góc quay móc kéo mặt phẳng thẳng đứng thể khả hoạt động đường không phẳng xe kéo rơ mooc; góc quay mặt phẳng nằm ngang thể khả quay vòng   Hình 8.3 - Góc quay mc kéo 8.3 YẾU TỐ ĐỘNG LỰC HỌC ẢNH HƯỞNG ĐẾN TNTQ CỦA TÔ 8.3.1 Trọng lượng xe  G  Trọng lượng xe nhỏ TNTQ đất mềm cao Trọng lượng xe định đến khả vượt qua cầu, cống cơng trình nhân tạo khác có tuyến đường xe hoạt động Ngồi trọng lượng xe cịn ảnh hưởng đến yếu tố khác áp lực riêng đất, công suất riêng, tải trọng phân bố lên cầu ,… 8.3.2   Công suất riêng xe N y Công suất riêng xe xác định theo biểu thức: Ny  Ne max G Trong đó: N e max – cơng suất lớn động N y  12  20  hp / t với loại xe cũ; G – trọng lượng toàn xe (ứng với 100% tải) Nhiều trường hợp, việc khắc phục chướng ngại phụ thuộc vào vận tốc chuyển động chất lượng động lực học xe Ví dụ dốc ngắn cao, đoạn Lý thuyết ôtô Trang 90 đường lầy … xe khơng vượt qua chuyển động với vận tốc thấp, lại vượt biết sử dụng động xe Khả tăng tốc, khả chuyển động với vận tốc lớn phụ thuộc vào cơng suất riêng Ngồi ra, cơng suất riêng xe ảnh hưởng đến lực kéo riêng động cơ, hệ số lực kéo tự theo động KTe Hệ số KTe có ảnh hưởng trực tiếp đến TNTQ ô tô xác định theo công thức: KTe  Pmk G Trong đó: Pmk – lực kéo lớn xe móc kéo điều kiện đường cho trước mà không xảy trượt quay bánh xe chủ động không làm cho động chết máy; G – trọng lượng toàn xe Vận tốc chuyển động trung bình xe phụ thuộc vào cơng suất riêng 8.3.3 Nhân tố động lực học  D Nhân tố động lực học D xác định lực cản mà xe khắc phục chuyển động với vận tốc cho Khi xét đến TNTQ, quan tâm đến trị số lớn nhân tố động lực học số truyền thấp Trong trường hợp này, lực cản khơng khí bỏ qua, nhân tố động lực học lực kéo riêng theo động cơ: D  e  Pk max M e max itl max tl  G G Trong đó: M e max – mơ men xoắn cực đại động itl max – tỉ số truyền lớn ô tô tl – hiệu suất hệ thống truyền lực Nhân tố động lực học lớn xe khắc phục lực cản chuyển động lớn TNTQ xe cao 8.4 KHẢ NĂNG VƯỢT TƯỜNG CHẮN VÀ VƯỢT HÀO CỦA XE 8.4.1 Khả vượt tường chắn Quá trình vượt tường xe thực chất trình bánh xe nối tiếp vượt qua tường Bởi nghiên cứu khả vượt tường xe cấn nghiên cứu khả vượt tường bánh xe riêng biệt Trường hợp tổng quát, bánh xe bánh xe chủ động, bánh xe chuyển động đều, lực cản lăn lực cản không khí bỏ qua Ngồi ra, bánh xe tường chắn coi không biến dạng Từ giả thiết ta xây dựng sơ đồ khảo sát hình 8.4 Lý thuyết ôtô Trang 91 Trên sơ đồ ta có: Mk - Mơ men xoắn tác dụng lên bánh xe; Gk - Tải trọng phân bố lên cầu xe; Pd - Lực đẩy từ khung xe tác dụng lên bánh xe; Rt Tt - Phản lực pháp Hình 8.4 - Sơ đồ lực tác dụng lên bánh xe chủ động thời điểm bắt đầu vượt tường tuyến tiếp tuyến đường tác dụng lên bánh xe Khi vượt tường chắn bánh xe bị trượt, đó: Tt t Rt Trong đó: t - hệ số bám bánh xe với mặt đường Lập phương trình mơ men với điểm A ta có: M k  Pd (rk h) Gk l 0 (8-1) Nhưng: Mk Tt rk t Rt rk l  rk2  (rk  h)2 Và Thành lập phương trình cân lực theo phương lực Rt ta có: Rt  Pd sin  Gk cos Với: sin   l ; rk cos   rk  h rk Khi từ phương trình (9-1) ta xác định được: Lý thuyết oâtoâ Trang 92   P    t d G .r k h  1  k   P  (1  t2 )(1  d2 )  Gk   (8-2) Sử dụng công thức (8-2) ta xác định khả vượt tường chắn xe có cơng thức bánh xe  ;   , với giả thiết cho tải trọng phân bố lên cầu xe Đối với ô tô có cơng thức bánh xe  , ta có: t  Gk  G ; Trong đó: G - trọng lượng tồn ô tô; Pd  .Gk  .G Với  hệ số bám bánh sau với đường Theo cơng thức (8-2) ta có:  hmax     1 2  Khi   rk     0, có hmax  0,53rk Như vậy, chiều cao lớn tường chắn mà xe hai cầu có cầu chủ động vượt 15% bán kính bánh xe Đối với ô tô  , ta có: Pd   G Khi đó: Lý thuyết ôtô Pd  3 Gk Trang 93 Do đó: Khi hmax   1      r k 2    1  9     3t t    0,6 có hmax  1,07rk Như vậy, chiều cao lớn tường chắn mà ô tô có cộng thức bánh xe  vượt có chiều cao bán kính bánh xe Đối với xe có tất cầu chủ động, để vượt tường chắn có chiều cao hmax hệ thống truyền lực chúng phải có vi sai Khi khơng có vi sai, chiều cao tường chắn mà xe vượt giảm nhiều Bởi hệ số bám t công thức (8-2) mang dấu “âm” xuất hiện tượng tuần hồn cơng suất Vượt tường chắn bánh xe đàn hồi khác so với trường hợp khảo sát (bánh xe không biến dạng) Sự biến dạng lốp gờ tường làm cho trình vượt tường dễ dàng Bởi trục bánh xe phải nâng lên cách mặt đường với độ cao thấp Tuy nhiên, việc xác định ảnh hưởng yếu tố nêu khó khăn Vi sai hệ thống truyền lực có ảnh hưởng đáng kể đến chất lượng kéo xe ảnh hưởng đến TNTQ xe Nhiều xe sử dụng vi sai bánh xe vi sai kiểu đối xứng , hệ số ma sát nhỏ Mô men từ động phân bố đến bánh xe chủ động Tính chất giúp cho xe chuyển động tốt đường bằng, quay vòng Nhưng tính chất có ảnh hưởng xấu đến TNTQ xe chuyển động đường có hệ số bám hai bên bánh xe không Khi sử dụng vi sai cầu vi sai ma sát cao, TNTQ xe tăng lên đáng kể (thí dụ, vi sai cam cầu xe GAZ – 66) 8.4.2 Khả vượt hào Nếu chiều sâu hào nhỏ bán kính bánh xe ta tiến hành khảo sát tương tự khả vượt tường chắn Khả vượt hào xe phụ thuộc vào kích thước bánh xe, số lượng cầu xe sơ đồ bố trí cầu xe chiều dài sở, vị trí trọng tâm xe theo chiều dài sở (hình 8-6) Đối với xe hai cầu xe ba cầu (khi trọng tâm nằm khoảng cầu trước cầu giữa) kích thước bánh xe định đến khả vượt hào chúng Khi bờ hào đủ bền chiều rộng hào mà xe vượt (1 ÷ 1,3) lần bán kính bánh xe (giá trị lớn ứng với xe có tất cầu chủ động) Đối với xe cầu, chiều rộng hào mà xe vượt phụ thuộc vào sơ đồ bố trí cầu xe vị trì trọng tâm xe theo chiều dài sở Trên hình 8-6 mơ tả khả vượt hào xe với sơ đồ bố trí cầu xe khác Ngồi ra, để vượt hào với chiều rộng mơ tả hình thì: trọng tâm xe phải nằm khoảng giới hạn hai đường thẳng đứng qua tâm hai cầu Lý thuyết ôtô Trang 94 Trong hệ thống treo phải có thiết bị để đỡ bánh xe đảm bảo cho bánh xe không bị hạ xuống thấp Để nâng cao khả vượt hào xe quân hai cầu, phần xe người ta bố trí hàng bánh phụ, nâng lên hạ xuống Hình 8.5 - Sơ đồ vượt hào xe nhiều cầu Thí dụ, xe bọc thép trinh sát tuần tiễu BRDM người ta bố trí hai hàng bánh phụ Các bánh xe vừa bánh tỳ, vừa bánh chủ động Với kết cấu phần vận hành vậy, nâng cao khả thơng qua xe đất mềm mà cịn cho phép xe vượt hào với chiều rộng tới 1, 2m chiều dài sở xe 2,8m CÂU HỎI ÔN TẬP CHƯƠNG Phân tích yếu tố hình học ảnh hưởng tới tính thơng qua? Phân tích khả vượt tường chắn tơ? Phân tích khả vượt hào tơ? Lý thuyết ôtô Trang 95 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] , , [2] , < LÝ THUYẾT Ô TÔ >, < ĐH giao thông vận tải Tp HCM, Lưu hành nội bộ, 2010 > [3] , < LÝ THUYẾT Ô TÔ >, < nhà xuất khoa học> Lý thuyết ôtô Trang 96 ... dụng với ô tô nhiều cầu có đường kính bánh xe lớn v – vận tốc ô tô bắt đầu cắt nguồn động lực,  m / s  ; m – khối lượng ô tô kg  ; S – quãng đường lăn ô tô sau cắt động lực  m Từ công thức... trọng lượng tồn ô tô  G  đầy tải, ta được: Pk  P P  P   j  mk G G g G Đặt D  Pk  P gọi D nhân tố động lực học ô tô G Vậy, nhân tố động lực học ô tô tỷ số hiệu lực kéo ô tô theo động với... lực học D thông số đặc trưng cho lực cản chuyển động ô tô có mối quan hệ sau: D Hay Lý thuyết ? ?tô D P G   g j Pmk G Pk  P  P    i j  mk G g G (3-10) Trang 41 Khi ô tô khơng kéo mc: