Ổn định ngang của ô tô khi chuyển động quay vòng

43 TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012) ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG s. Dương Ngọc Văn, TS. Nguyễn Văn Trà Khoa Cơ khí Động lực - Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghiệp Bắc Giang Bộ mơn Ơ tơ - Khoa Động lực - Học viện Kỹ thuật Qn sự TĨM TẮT Trong q trình ơ tơ chuyển động quay vòng, sự mất ổn định ngang có thể xảy ra, điều này làm cho ơ tơ có thể bị lật ngang hoặc trượt ngang. Những tài liệu (lý thuyết ơ tơ; lý thuyết ơ tơ qn sự…) chỉ nghiên cứu ổn định ngang của ơ tơ khi coi ơ tơ là một vật tuyệt đối cứng chuyển động. Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống treo, lốp đến ổn định ngang của ơ tơ trong q trình quay vòng. ABSTRACT is research is on the aect of the hanging system, tyres to the horizontal stability in the rollover progress 1. MƠ HÌNH TỐN HỌC Ơ TƠ KHI CHUYỂN ĐỘNG QUAY VỊNG Các gi thit ca bài tốn: - Bài tốn được kho sát trong mặt phẳng thẳng đứng vng góc với trục dọc xe, các bánh xe cầu trước, sau được coi là một. - Kh năng bám ngang ca các bánh xe là như nhau. - Ơ tơ chuyển động đều (v= const) và quay vòng đều (Ω= const, R=const), trên đường nằm ngang (α = 0) và khơng có mấp mơ (q i =0). - Ơ tơ khơng kéo mooc (P mk =0). - Lực gió bên coi như bằng khơng (P g =0). - Trọng tâm T i khi lượng treo và khơng được treo ca ơ tơ nằm trên mặt phẳng chứa trục dọc ơ tơ và vng góc với mặt đường. - Mặt đường đng nhất, hệ s cn mọi điểm là như nhau. - B qua sự bin dng bên và sự gim chấn ca lp - Độ cứng ca hệ thng treo bên phi và bên trái như nhau (C 2p =C 2t ) - Hệ s gim chấn  bên phi và bên trái bằng nhau (K 2p = K 2t ) - Độ cứng ca lp bên phi và bên trái là như nhau (C 1p = C 1t ) - V trí trọng tâm ca khi lượng phần treo và khơng được treo khơng thay đi trong q trình ơ tơ chuyển động quay vòng. Với nhng gi thit trên, có thể s dụng mơ hình sau để kho sát: Hình 1:Mơ hình kho sát F NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI 44 TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012) 2. HỆ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG Để thuận lợi cho quá trình tính toán bài báo này s dụng phương pháp tách riêng khi lượng treo và không được treo. Khi tách riêng khi lượng phần treo được (hình 2;3). Hình 2: Sơ đ khi lượng phần treo Hình 3: Sơ khi lượng không treo Trong đó: F C2t : phn lực ti v trí phần t đàn hi bên trái F K2t : phn lực ti v trí phần t gim chấn bên trái F C2p : phn lực ti v trí phần t đàn hi bên phi F K2p : phn lực ti v trí phần t gim chấn bên phi 2 . 2 ψ  x j : mô men quán tính khi lượng phần treo P lt2 : lực ly tâm khi lượng phần treo P: phn lực ti v trí liên kt gia khi lượng treo và không treo h 2 : khong cách gia v trí liên kt ca khi lượng treo và không treo với trọng tâm khi lượng phần treo 2 ψ : góc nghiêng ngang ca phần được treo khi chuyển động quay vòng F C1t : phn lực ti v trí lp bên trái (F C1t =R t ) F C1p : phn lực ti v trí lp bên phi (F C1p =R p ) 1 . 1 ψ  x j : mô men quán tính khi lượng phần không được treo treo P lt1 : lực ly tâm khi lượng phần không được treo 1 ψ : góc nghiêng ngang ca phần không được treo khi chuyển động quay vòng h Y : khong cách t điểm đặt lực bám ngang Y đn trọng tâm khi lượng không treo h 1 : khong cách t v trí liên kt gia khi lượng treo và không treo với trọng tâm phần không được treo. Vit các phương trình cân bằng lực và mô men cân bằng được hệ phương trình chuyển động ca ô tô khi quay vòng (1) Chuyển dch tương đi xác đnh theo sơ đ (hình 4) Hình 4: Sơ đ xác đnh chuyển dch tương đi *n đnh trưt ngang Sự trượt ngang xy ra khi tha mãn (2). (2) ( ) ( )                      =−−       +− −       −+ +       −−++ =+++−−−− =−−−+ =−       −−++ =−++++ =− 0 1 . 12 cos 1 cos. 2 1 . 11 1 cos. 2 2 . 22221 . 1 0 2 sin. 1122221 . 0 12 cos. 1 0 2 . 2 cos. 2 2 . 22222 . 2 0 2 sin 222222 0 2 cos 2 hP Y h p Y t Y b tC F pC F b pK F pC F tK F tC F x j P pC F tC F pK F pC F tK F tC FZm p Y t YP lt P hP b tK F tC F pK F pC F x j P pK F pC F tK F tC FZm P lt P ψψ ψ ψψ ψ ψψ ψψ ψ ψ            === === n b C np ZC npC F p Y n b C nt ZC ntC F t Y ϕψϕϕ ϕψϕϕ . 1 . 2 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 1 . 2 1 . 1 . 1 . 1 . 1 NGHIEÂN CÖÙU - TRAO ĐỔI (1) 45 TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012) Trong đó, là hệ s bám ngang ca bánh xe *n đnh lt ngang: Sự lật ngang ca xe khi chuyển động quay vòng xy ra khi (3) tha mãn (3) n ϕ          ==== = = n b C nt ZC ntC FY t Y pC F p Y ϕψϕϕ . 1 . 2 1 . 1 . 1 . 1 . 1max 0 1 0 3. KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH NGANG CỦA XE UAZ- 469 Bng thông s ca xe UAZ- 469 TT TÊN GỌI KÝ HIỆU GIÁ TRỊ 1 Trọng lượng khi lượng phần treo G 2 8KN 2 Trọng lượng khi lượng phần không treo G 1 7.4KN 3 Hệ s đàn hi ca lp C 1 40KN/m 4 Khong cách hai bánh xe b 1 1.8m 5 Hệ s cứng ca phần t đàn hi C 2 15.8KN/m 6 Hệ s cn ca gim chấn K 2 6.2 7 Khong cách đặt hệ thng treo b 2 1.5m 8 Chiều cao trọng tâm khi lượng phần treo h Y 0.6m 9 Khong cách t v trí đặt hệ thng treo tới trọng tâm khi lượng phần được treo h 2 0.4m 10 Khong cách t v trí đặt hệ thng treo tới trọng tâm khi lượng phần không được treo h 1 0.3m 11 Mô men quán tính phần được treo j x2 0.22KNm 12 Mô men quán tính phần không được treo J x1 0.2KNm 13 Hệ s bám ngang 0.8 14 Vận tc cực đi v max 80 km/h 15 Bán kính quay vòng nh nhất R min 6.7m n ϕ F NGHIEÂN CÖÙU - TRAO ĐỔI 46 TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012) Mi quan hệ gia bán kính quay vòng và vận tc trượt lật được thể hiện thông qua đ th sau: Đ th biểu din mi quan hệ gia v t ;v l và R ch ra rằng khi tăng độ cứng ca hệ thng treo (nhíp, lò xo) vận tc giới hn trượt (v t ) và vân tc giới hn lật (v l ) tăng lên. Hiện tượng lật xy ra trước hiện tượng trượt, điều này là do khi tính toán đã b qua bin dng bên ca lp, sự cn gim chấn ca lp… 4. KẾT LUẬN Bằng phương pháp tách ô tô thành khi lượng phần treo và không treo, t đó, lập hệ phương trình vi phân để tính toán. Kt qu thu được mi quan hệ gia vận tc trượt (v t ) và vận tc lật (v l ) với bán kính quay vòng (R). Kt qu này cho thấy sự khác biệt với phương pháp khi tính toán mà coi xe là một vật cứng tuyệt đi chuyển động. Tuy nhiên, bài toán mới áp dụng cho mô hình phẳng, b qua nh hưng ca sự bin dng bên ca lp, sự cn gim chấn ca lp, chưa kể đn nh hưng ca gió bên… Đây là nhng vấn đề cần được nghiên cứu tip. v Tài liệu tham khảo: [1]. Nguyn Hu Cn, Dư Quc nh, Phm Minh ái, Nguyn Văn Tài, Lê  Vàng (2005), Lý thuyt ô tô máy kéo, NXB. Khoa học Kỹ thuật, Hà Nội. [2]. Nguyn Phúc Hiểu (2001), Tính năng thông qua ca ô tô, NXB. Quân đội Nhân dân, Hà Nội. [3]. Vũ Đức Lập (1994), Dao động ô tô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội. [4]. Vũ Đức Lập (2004), S tay tra cứu tính năng kỹ thuật ô tô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội. [5]. Nguyn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển và quỹ đo chuyển động ca ô tô, NXB. Giao thông Vận ti, Hà Nội. [6]. US. Department of transportation, Vehicle Dynamic Stability and Rollover, june 1992 Hình 5: Đ th quan hệ gia v t ;v l và R NGHIEÂN CÖÙU - TRAO ĐỔI . 2012) ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ KHI CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG s. Dương Ngọc Văn, TS. Nguyễn Văn Trà Khoa Cơ khí Động lực - Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghiệp Bắc Giang Bộ mơn Ơ tơ - Khoa Động lực. nghiên cứu ổn định ngang của ơ tơ khi coi ơ tơ là một vật tuyệt đối cứng chuyển động. Bài báo này nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống treo, lốp đến ổn định ngang của ơ tơ trong q trình quay vòng. ABSTRACT . mô men cân bằng được hệ phương trình chuyển động ca ô tô khi quay vòng (1) Chuyển dch tương đi xác đnh theo sơ đ (hình 4) Hình 4: Sơ đ xác đnh chuyển dch tương đi *n đnh trưt ngang