Phân tích quá trình ma sát và mòn của lốp xe

Trang 2 Thành viên nhóm 18:Nguyễn Đăng Linh 20195494Tạ Văn Hùng 20195434Nguyễn Trung Kiên 20171468 Trang 4 Phần 1: Tổng quan1.Khái niệmLốp có dạng hình vành khuyên được bọc vừa vặn xung

Thành viên nhóm 18:

Nguyễn Đăng Linh 20195494

Tạ Văn Hùng 20195434

Nguyễn Trung Kiên 20171468

GVHD: TS Nguyễn Thùy Dương

Nội Dung

Phần 1: Tổng

quan

Phần 2: Quá trình ma sát của

lốp xe

Phần 3: Quá trình mòn của

lốp xe

Phần 1: Tổng quan

1.Khái niệm

Lốp có dạng hình vành khuyên được bọc

vừa vặn xung quanh vành bánh xe

Lốp xe là bộ phận vỏ xe tiếp xúc trực tiếp với mặt đường khi vận

hành Đảm bảo an toàn khi di chuyển trên mọi con đ ường

Phần 1: Tổng quan

2.Cấu tạo

-Thành lốp :L à lớp cao su bên ngoài

bao quanh hông (sườn) lốp và bảo

lốp, được tạo thành nhờ sự xen kẽ

giữa các lớp dây lốp và cao su ghép

với nhau

Phần 1: Tổng quan

2.Cấu tạo

-Lớp đệm: Là lớp vải nằm giữa gai lốp và

bố lốp, dùng để tăng cường sự liên kết

giữa 2 lớp này và giúp làm giảm những va

đập trên mặt đường tác dụng lên bố lốp

-Gai lốp : Là lớp cao su ở ngoài

Phần 1: Tổng quan

3.Phân loại

Dạng xương sườn (Rib shape)

-Mô tả:Hoa lốp dạng xương sườn có các rãnh

chạy xuôi mặt lốp

-Ưu điểm của thiết kế này là tạo ra lực cản nhỏ, có

lực bám ngang lớn nên có độ ổn định và kiểm soát

lái tốt

-Nhược điểm của loại hoa lốp này là khả năng

phanh và tăng tốc trên đường khá kém

Do đó các bánh xe có hoa lốp dạng xương sườn

thường được dùng cho bánh trước của xe buýt

hoặc xe tải - loại xe đi trên đường nhựa.

Phần 1: Tổng quan

3.Phân loại

Dạng hình giun (Lug shape)

-Mô tả: Hoa lốp dạng hình giun có các rãnh chạy

ngang mặt lốp (gai ngang).

-Ưu điểm của loại lốp này là có độ bám đường

cao nên khả năng phanh và kiểm soát lái rất tốt

-Nhược điểm: Các vấu to bản gây ra tiếng ồn và

lực cản lớn dẫn đến loại lốp này không thích hợp

chạy tốc độ cao

Vậy nên nó được sử dụng nhiều cho xe địa hình

hay những xe thường xuyên di chuyển trên

đường đất

Phần 1: Tổng quan

3.Phân loại

Dạng đối xứng (Symmetric)

-Mô tả: Mô hình dạng đối xứng khá phổ biến với

các đường gân liên tục hoặc các khối gai độc lập

trên toàn bộ bề mặt lốp

-Ưu điểm: Ít gây ra tiếng ồn, lái xe êm ái và có độ

ổn định cao

-Nhược điểm: loại lốp xe này không nên dùng

trong điều kiện đường ướt hay bùn đất vì nó khó

thích nghi với các điều kiện thay đổi trên đường

Chỉ nên dùng bánh xe dạng này khi thường

xuyên di chuyển trên đường nhựa.

Phần 1: Tổng quan

3.Phân loại

Dạng bất đối xứng (Asymmetric)

-Mô tả: Các hoa văn dạng bất đối xứng thường

có gai lốp riêng biệt khác nhau ở nửa trong và

nửa ngoài của lốp Loại bánh xe này thường thấy

ở những chiếc xe đua thể thao vì chúng có khả

năng rẽ cua tốc độ cao do diện tích tiếp xúc với

mặt đường lớn

-Hoa lốp dạng bất đối xứng có hiệu suất sử dụng

cao vì có khả năng hạn chế độ mòn ở vùng ngoài

của mặt lốp Bên cạnh đó, nó được thiết kế để

đáp ứng các yêu cầu về độ bám đường trong

điều kiện khô hoặc ướt

Phần 1: Tổng quan

3.Phân loại

Dạng định hướng (Directional)

-Mô tả: Hoa lốp dạng định hướng có các rãnh

ngang cả hai bên lốp đều hướng về cùng một

chiều Nó được thiết kế để chỉ lăn theo một

hướng nhất định Các rãnh hai bên của đường

tâm lốp chỉ về một hướng và tạo thành các khối

gai lốp hình chữ V.

-Ưu điểm : Khả năng lái và phanh tốt, thoát nước

tốt đồng nghĩa với sự ổn định trên đường ướt,

thích hợp khi chạy tốc độ cao.

Phần 1: Tổng quan

4.Vật liệu tạo thành lốp

Lốp xe thường làm từ 19% là cao su tự nhiên (lấy từ cây cao su trồng ở

khu vực Đông Nam Á), 38% là cao su tổng hợp (butadien, styrene, cao

su halobutyl) và các chất phụ gia nhằm ngăn ngừa tác động từ khí ozone

và oxy, và giúp đẩy mạnh quá trình lưu hóa.

Ngoài ra là 4% đai vải polyme tổng hợp (nylon, tơ nhân tạo và aramit)

để gia cố, 12% dây kim loại (thép nhiều carbon) để gia cố thêm và 26%

chất trám trét (carbon đen, ôxit silic).

Phần 2: Quá trình ma sát của lốp xe

1.Ma sát của lốp xe sinh ra do đâu?

Ma sát giữa lốp xe và mặt đường xảy ra trong quá trình chuyển

động tương đối của bánh xe và mặt đường

Nguyên nhân chính gây ra lực ma sát trên bánh xe là sự kết

dính phân tử, độ nhám giữa 2 bề mặt tiếp xúc và sự biến dạng

trên bề mặt hoặc vật thể chuyển động

Cụ thể như sau: Lực bám dính được sinh ra khi bề mặt bánh xe

và đường tiếp xúc với nhau Hai bề mặt này đều thô ráp nên khi

tiếp xúc chúng sẽ tạo ra lực ma sát và có thể chuyển đổi thành

nhiệt

Mức độ ma sát sẽ gia tăng nếu độ nhám của 2 bề mặt tiếp xúc

tăng lên

2.Các dạng ma sát của lốp xe.

Gồm: ma sát lăn và ma sát trượt

Khái niệm:

 Ma sát lăn là ma sát giữa hai bề mặt của vật rắn có chuyển động

lăn tương đối Vận tốc tại các điểm tiếp xúc có thể khác nhau về

giá trị nhưng luôn có phương như nhau

 Ma sát trượt là ma sát giữa hai bề mặt của vật rắn có chuyển

động tương đối, vận tốc tại các điểm tiếp xúc có giá trị và phương

như nhau

2.Các dạng ma sát của lốp xe.

Ma sát lăn của lốp xe là mức độ ma sát giữa lốp và mặt đường khi

xe di chuyển Mức độ ma sát này ảnh hưởng đến hiệu suất lái xe,

tiêu thụ nhiên liệu và độ bền của lốp

Ma sát lăn của lốp bị ảnh hưởng một chút bởi ma sát tĩnh của cao

su trên mặt đường Hiệu ứng bám dính của cao su làm tăng thêm

một chút ma sát lăn Nhưng đóng góp chính cho lực ma sát lăn là

sự biến dạng của lốp khi lăn

2.1 Ma sát lăn

 Hệ số ma sát lăn thường được xác định bằng thực nghiệm.

 Lực ma sát lăn đối với một bánh xe cứng trên bề mặt cứng là khá nhỏ và là sự kết hợp đóng góp

của lực ma sát tĩnh và lực ma sát do kết dính phân tử Ví dụ, hệ số ma sát lăn của bánh xe lửa

trên đường ray thép chỉ là 0,001 Đó là nhỏ hơn hệ số ma sát trượt trên băng

 Nhưng lốp ô tô được làm bằng cao su và chứa đầy không khí Nó bị biến dạng dưới sức nặng

của ô tô, và sự biến dạng đó góp phần rất lớn vào lực ma sát lăn Kết quả là hệ số ma sát lăn lớn

hơn khoảng 15 lần Một lốp ô tô thông thường có hệ số ma sát lăn trung bình là μ r = 0,015

2.Các dạng ma sát của lốp xe

2.2 Ma sát trượt.

Ma sát trượt của lốp xe là mức độ ma sát giữa lốp và mặt đường khi

xe đang trong quá trình phanh hoặc khi lái xe trên mặt đường có độ

bám trơn trượt

Ma sát trượt đảm bảo xe dừng lại an toàn trong quá trình phanh và

giữ cho xe ổn định khi lái trên đường

Có hai hệ số ma sát trượt, tùy thuộc vào việc các vật thể tĩnh hay đứng

yên hoặc chúng chuyển động hay chuyển động đối với nhau Đối với

một tập hợp vật liệu nhất định, hệ số ma sát trượt tĩnh thường lớn hơn

hệ số ma sát động

2.Các dạng ma sát của lốp xe

2.2 Ma sát trượt.

Đặc điểm:

•Phụ thuộc vào bề mặt tiếp xúc, độ lớn của áp lực

•Không phụ thuộc vào diện tích tiếp xúc và tốc độ của

vật

•Điểm đặt lên vật sát bề mặt tiếp xúc

•Phương song song với bề mặt tiếp xúc

•Chiều ngược chiều với chiều chuyển động tương đối so

với bề mặt tiếp xúc

3.Những yếu tố ảnh hưởng đến ma sát của lốp

xe

A,Chất liệu bề mặt tiếp xúc: Chất liệu của bề mặt tiếp xúc chính

là cao su (của bánh xe) và chất liệu mặt đường Nếu 2 chất liệu

này có kết cấu càng nhám thì lực ma sát được tạo ra sẽ lớn hơn

nên độ bám đường càng tốt Vật liệu có kết cấu khác nhau sẽ

cung cấp lực ma sát khác nhau

3.Những yếu tố ảnh hưởng đến ma sát của lốp

xe

B,Độ nhám: Mặt đường càng thô ráp sẽ tạo ra nhiều ma sát hơn

khiến chuyển động của ô tô bị hạn chế Ngược lại, nếu mặt

đường nhẵn thì xe sẽ di chuyển trơn tru hơn Ví dụ: Khi xe di

chuyển trên đường nhiều sỏi đá hoặc gồ ghề nứt nẻ sẽ tạo ra

nhiều lực đối nghịch hơn so với mặt đường bằng phẳng

3.Những yếu tố ảnh hưởng đến ma sát của lốp

xe

C,Trọng lượng xe: Dòng xe có trọng lượng lớn hơn sẽ chịu lực

ma sát nhiều hơn do diện tích tiếp xúc lớn và ngược lại Nếu

hình dạng bánh xe được sắp xếp phù hợp với địa hình hoặc điều

kiện di chuyển nó sẽ tạo ra một lực ma sát chống lại chuyển

động nhỏ hơn giúp xe di chuyển đều và an toàn hơn

3.Những yếu tố ảnh hưởng đến ma sát của lốp

xe

D,Vật liệu khác giữa các bề mặt tiếp xúc: Những vật liệu khác giữa bề mặt tiếp xúc có thể là nước,

sỏi, đá, băng, tuyết, Trong điều kiện bình thường, người điều khiển có thể điều chỉnh cách lái xe phù

hợp với điều kiện thực tế Tuy nhiên nếu di chuyển trong trời mưa lớn, đường ướt thì cần phải lưu ý

hơn Nước mưa hoạt động như một chất bôi trơn giữa cao su và nhựa đường, nó sẽ khiến lực ma sát

tĩnh bị giảm xuống, khiến xe mất độ bám làm cho người lái mất kiểm soát Khi ma sát tĩnh bị vượt quá

thì ma sát động học sẽ được thay thế, lực này có thể khiến cho xe trượt mất kiểm soát cho đến khi

động năng ma sát cuối cùng dừng lại

3.Những yếu tố ảnh hưởng đến ma sát của lốp

xe.

F,Nhiệt độ:

 Nhiệt độ cho phép của lốp nằm ở khoảng 30°C đến 40°C

 Nhiệt độ cao sẽ làm tăng áp suất trong lốp:

to tăng, phân tử khí bên trong lốp cũng nở ra và áp suất trong lốp tăng lên

=>dẫn đến áp suất lốp quá cao, gây nguy hiểm cho an toàn lái xe

to thấp có thể làm giảm áp suất trong lốp, làm cho lốp mềm và có thể gây

mất kiểm soát khi lái xe

Nhận xét:

Lợi ích: ma sát giúp xe bám đường, giảm trơn trượt và có thể hãm lại khi

phanh

Þ Biện pháp: Tạo rãnh trên bề mặt lốp

Sử dụng loại lốp đặc biệt Uptis

Tác hại: ma sát gây mòn lốp xe =>gây nổ lốp, thiệt hại kinh tế

Phần 3: Quá trình mòn của lốp xe

Các dạng mòn thường gặp

Lốp xe là bộ phận tiếp xúc trực

tiếp với mặt đường Lốp xe phải

chịu nhiều lực tác dụng như trọng

lực xe, lực ma sát, phản lực từ

mặt đường… dẫn đến nguyên

nhân lớn nhất gây nên sự tổn hao

đó là độ mòn của lốp

•Theo thời gian lốp bị bào mòn và

mỏng dần đi, dễ gây nguy hiểm

cho người lái.

Phần 3: Quá trình mòn của lốp xe

2 Các dạng mòn của lốp xe

Mòn bám dính

 Mòn bám dính là kết quả của chuyển động tương đối giữa

hai bề mặt tiếp xúc: bề mặt lốp và mặt đường

 Lực kết dính sẽ tách vật liệu từ bề mặt ban đầu là mặt lốp

và chuyển nó sang bề mặt đường

=> Làm cho lốp mòn dần

 Quá trình mòn bám dính của lốp xe bị ảnh hưởng bởi

nhiệt độ của mặt đất, bởi các đặc tính của vật liệu bề mặt

lốp, vật liệu mặt đường và độ nhám của các bề mặt tiếp

xúc

Phần 3: Quá trình mòn của lốp xe

2 Các dạng mòn của lốp xe

Mòn mài

 Sự mài mòn này chỉ xảy ra khi có ma sát giữa bề mặt mềm

hơn và bề mặt cứng hơn, cụ thể ở đây là bề mặt lốp và

 Cơ chế mòn mài được chia ra làm 4 loại: cắt tách, gãy

giònm, mỏi do cày bề ặt và kéo hạt

Phần 3: Quá trình mòn của lốp xe

2 Các dạng mòn của lốp xe

Mòn do mỏi

 Khi bánh xe quay, dưới tác động của

lực tuần hoàn lên bề mặt, vật liệu bề

mặt lốp xe sẽ bị “lão hóa” dẫn đến

mòn.

 Nếu chịu sự tác động của lực tuần

hoàn lớn hơn giới hạn mỏi của vật liệu

làm lốp thì sẽ xuất hiện các vết nứt

trên bề mặt lốp.

Phần 3: Quá trình mòn của lốp xe

Cách yếu

tố ảnh hưởng tới

độ mòn

Áp suất lốp

Tải trong

Cân chỉnh thước lái

Tốc độ xe

Quãng đường phanh

3.Các yếu tố ảnh hưởng đến độ mòn của lốp

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

• Nếu áp suất lốp thấp Lốp bị bẹp

• Dẫn đến tăng diện tích tiếp xúc

• Tay lái trở lên nặng hơn

• Áp suất lốp quá cao lốp bị

cứng,không triệt tiêu được chấn

động giảm độ êm

• Áp suất lốp không cân bằng xe dễ bị

lạng sang một bên

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

Cân chỉnh thước lái lệch

• Cân chỉnh thước lái là điều chỉnh

bánh lái của xe và hệ thống treo hệ

thống kết nối và kiểm soát chuyển

động của bánh xe

• Mục đích: căn chính xác góc lệch

của bánh xe bà độ tiếp xúc với

mặt đường

• Căn chỉnh thước lái lệch là nguyên

nhận của độ mòn trong và ngoài

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

Tốc độ của xe

Các lực dẫn động, phanh và lực ly

tâm tỉ lệ thuận với tốc độ của xe

Khi xe tăng tốc các lực này xe tăng

lên dẫn đến tăng lực ma sát giữa

hoa lốp và đường dẫn đến mòn

nhanh hơn

Ngoài ra,độ nhám của đường cũng

ảnh hưởng đến độ mòn của lốp

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

Quãng đường phanh

Mặt đường khô quãng đường

phanh không ảnh hưởng nhiều

Mặt đường ướt quãng đường

phanh xe tăng đáng kể

Tính năng phanh kém đi vì hoa

lốp đã mòn không thể xả nước

giữa hoa lốp và mặt đường

hiện tượng lướt nổi

Phân tích các yếu tố ảnh hưởng

Các yếu tố khác

- Yếu tố vật lí: Tuổi thọ lốp,

điều kiện bảo quản kém,

hao mòn và hư hại

- Yếu tố môi trường: Nhiệt

độ cao, độ ẩm, dung môi,

hóa chất

Biện pháp khắc phục

• Cách khắc phục mòn

- Nên sử dụng máy nén khí và súng bơm lốp

đồng hồ đảm bảo quá trình bơm lốp xe đủ áp

suất.

- Để bảo vệ lốp có thể sử dụng một vài sản phẩm

chăm sóc lốp đa năng như: dung dich đánh bóng

lốp.

- Vận chuyển đúng, đủ tải trọng của xe.

- Căn chỉnh thước lái đúng chính xác góc đặt của

lốp xe.

- Kiểm tra và bảo dưỡng lốp xe định kì.

THANK YOU !