Huấn luyện cho học viên nắm được cơ sở về lý thuyết động lực học của các loại bánh xe trong quá trình chuyển động làm cơ sở cho học tập, nghiên cứu các nội dung khác của các môn học liên quan đến ôtô xe máy.
Bài giảng số 02: Tên giảng: ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA XE BÁNH HƠI A.Ý ĐỊNH HUẤN LUYỆN I.Mục đích: Huấn luyện cho học viên nắm sở lý thuyết động lực học loại bánh xe trình chuyển động làm sở cho học tập, nghiên cứu nội dung khác môn học liên quan đến ôtô xe máy II.Yêu cầu: Nắm phần lý luận Phân tích lực tác dụng lên loại bánh xe máy trình làm việc Biết vận dụng giải toán thực tế đặt Biết vận dụng kiến thức học vào nội dung học từ nội dung học cho môn học III.Nội dung: I.Khái niệm loại bán kính bánh xe II.Động lực học bánh xe bị động III.Động lực học bánh xe chủ động IV.Hệ số cản lăn nhân tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn V.Xác định phản lực thẳng góc mặt đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc VI Xác định phản lực thẳng góc mặt đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang IV.Thời gian: 06 Tiết V.Phương pháp: Diễn giải, kết hợp phân tích tranh vẽ mơ hình Học viên ý nghe giảng ghi chép VI.Địa điểm: Giảng đường VII.Bảo đảm vật chất: Tài liệu: Lý thuyết ôtô máy kéo Tranh vẽ + học cụ - B.NỘI DUNG BÀI GIẢNG: TT I a b c d e II NỘI DUNG T.GIAN Khái niệm loại bán kính bánh xe Các loại bán kính bánh xe Bán kính thiết kế (r0): - Xác định theo kích thước tiêu chuẩn r0 = 25,4(B + d/2) mm B : Bề rộng lốp (inch) d : Đường kính vành bánh xe (inch) Bánh kính tĩnh (rt): - Đo khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng đường xe đứng yên, chịu tải trọng thẳng đứng Bán kính động lực học (rđ): - Đo khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng đường bánh xe lăn rđ phụ thuộc vào tải trọng thẳng đứng, áp suất lốp, mômen xoắn MK, mômen phanh MP, lực ly tâm bánh xe quay Bán kính lăn (rl): - Bán kính bánh xe giả định, khơng biến dạng, khơng bị trượt lết, khơng bị trượt quay có tốc độ tịnh tiến tốc độ quay bánh xe thực tế Bán kính làm việc trung bình bánh xe (rb): - Bán kính bánh xe có kể đến biến dạng lốp, tải trọng, áp suất lốp, độ đàn hồi khả bám rb = λ.r0 λ : Hệ số kể đến biến dạng lốp Ký hiệu lốp (Học viên tự nghiên cứu TL – trang 28) Động lực học bánh xe bị động Khi xe chuyển động đường bề mặt lốp tiếp xúc với mặt đường nhiều điểm tạo thành khu vực tiếp xúc Do tác dụng tương hỗ bánh xe đường, khu vực tiếp xúc xuất phản lực đường, phản lực biểu thị dạng ba thành phần phản lực sau: Phản lực pháp tuyến Z Phản lực tiếp tuyến Pf Phản lực ngang Y - P.PHÁP TT NỘI DUNG T.GIAN Động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường cứng Khi xe chuyển động, bánh xe chịu tác dụng lực: - Tải trọng tác dụng lên bánh xe, Gbl - Lực đẩy từ khung đặt vào tâm trục bánh xe, hướng theo chiều chuyển động, Px - Hợp lực phản lực pháp tuyến từ đường lên bánh xe, đặt điểm tiếp xúc, Z1 - Hợp lực phản lực tiếp tuyến song song mặt đường, ngược chiều chuyển động, Pf1 Trong trường hợp này, bánh xe đàn hồi bị biến dạng, mặt đường không biến dạng Khi lốp biến dạng sinh lực cản chuyển động Trị số lực cản lăn xác định sau: ΣM0 = (o tâm trục bánh xe) Z1.a1 = Pf1.rđ Z1.a1 = Gb1.a1 = Px.rđ Rút gọn ta được: Pf1 = Z1.a1 / rđ = Gb1.a1 / rđ rđ : bánh kính động lực học a1 : khoảng cách từ điểm đặt hợp lực Z đến giao điểm đường thẳng góc qua tâm trục bánh xe với đường - Khi tải trọng tác dụng lên bánh xe lớn, biến dạng lốp tăng trị số a tăng ⇒ tổn thất cho lăn bánh xe lớn Ta có hệ số cản lăn: f1 = a1 / rđ Mômen cản lăn: Mf1 = Pf1.rđ Lực cản lăn: Pf1 = Z1.f1 ⇒ Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản lăn hệ số cản lăn: tải trọng tác dụng lên bánh xe, vật liệu chế tạo lốp, áp suất lốp, tính chất lý đường Động lực học bánh xe cứng lăn mặt đường mềm - Khi bánh xe lăn, đất bị biến dạng theo vết lún, tác dụng tương hỗ bánh xe đường, phản lực pháp tuyến phân bố lệch phía trước - Cách xác định tương tự trường hợp Động lực học bánh xe đàn hồi lăn đường biến dạng - Khi lăn bánh xe đường biến dạng P.PHÁP TT III IV V NỘI DUNG T.GIAN - Bánh xe biến dạng nhỏ trường hợp 1, đường biến dạng nhỏ trường hợp ⇒ Muốn giảm lực cản lăn xe chạy đường nhựa tăng áp suất lốp, đường mềm giảm áp suất lốp Động lực học bánh xe chủ động Bánh xe chịu tác dụng lực mômen sau: - Tải trọng thẳng đứng, Gb2 - Lực cản từ khung, PX - Mômen xoắn chủ động, MK ⇒ gây biến dạng vòng lốp - Hợp lực pháp tuyến từ đường tác dụng lên bánh xe, R - Phản lực tiếp tuyến T, hướng theo chiều chuyển động xe - Giá trị lực cản lăn (cách tính toán học viên tự nghiên cứu tài liệu – trang 35) Pf2 = Gb2.a2 / rđ Hệ số cản lăn: f2 = a2 / rđ ⇒ Pf2 =Gb2.f2 Do ảnh hưởng M K, trị số a2 > a1 bánh xe bị động ⇒ tổn thất cho biến dạng bánh xe chủ động > bánh xe bị động Hệ số cản lăn nhân tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn Các nhân tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn - Tính chất lý trạng thái đường (TK bảng 2– 1) - Tải trọng tác dụng lên bánh xe, G b, Gb tăng tăng biến dạng hướng kính lốp biến dạng đường ⇒ f2 tăng, Pf2 tăng - Vật liệu chế tạo lốp áp suất lốp, nhiên phụ thuộc loại đường - Mômen xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động: M K tăng f2 MK làm biến dạng hướng kính biến dạng tiếp tuyến (biến dạng vòng) lốp làm cho tổn thất nội ma sát tăng - Lực ngang PY, góc lệch σ1 , góc nghiêng bánh xe so với mặt phẳng thẳng đứng - Tốc độ xe: V < 80Km/h f = const ⇔ f≈ f1≈ f2; V > 80Km/h f tăng lên rõ rệt khu vực tiếp xúc bánh xe đường, thớ lốp không kịp đàn hồi trở lại cũ nên phần nhỏ lượng tiêu hao cho biến dạng trả lại, nội ma sát tăng làm biến dạng tăng Lúc đó: f = f0 (1 + V2/1500) f0 : Hệ số cản lăn ứng với V ≤ 80Km/h V tính theo m/s Xác định phản lực thẳng góc đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc Trường hợp tổng quát - Xe chuyển động lên dốc, không ổn định, kéo moóc (1 cầu chủ P.PHÁP TT a b c NỘI DUNG T.GIAN động) xe chuyển động chịu lực: G, P K, Pf, Pw, PJ, Pm, MK, Mf, MJ - Xác định Z1: ΣMA = ⇔Z1.L+Pw.hw+(PJ+Pi)hg–G.b.cosα+Pm.hm+Mf1+ Mf2+ MJ1+ MJ2 =0 (Các ký hiệu có hình, học viên xem tài liệu) Mf1+ Mf2 = Mf = G.f.rb.cosα Pm = Gm(fcosα ± sinα) ⇒Z1=[G.cosα(b–f.rb)–(Gsinα+PJ+Pw)hg – Pm.hm] / L - Xác định Z2: chiếu lực lên phương vng góc với mặt đường ΣMB = (Học viên tự xác định) Trường hợp xe chuyển động ổn định mặt đường nằm ngang, khơng kéo mc Khi đó: PJ = 0; Pm = 0; α = 0⇒ Pi = (Học viên tự nghiên cứu tài liệu) Trường hợp xe đứng yên đường nằm ngang Ta có: α = 0; Pw = (Học viên tự nghiên cứu xác định lực khác lực = ?) Hệ số phân bố tải trọng lên bánh xe Nhận xét: - Khi xe chuyển động tiến, trọng lượng phân cầu trước giảm, cầu sau tăng, phanh trọng lượng phân cầu sau giảm, cầu trước tăng - Hệ số phân bố tải trọng: m1 = Z1 / G; m2 = Z2 / G - Cách xác định m1 m2 sau: Xe đứng mặt đường nằm ngang, khơng kéo mc m1T = Z1T/G = G.b/G.L = b / L m2T = Z2T/G = G.a/G.L = a / L m1T, m2T : Hệ số phân bố tải trọng tĩnh Xe chuyển động ổn định với vận tốc lớn đường bằng, khơng kéo mc (Học viên tự nghiên cứu tài liệu) Khi phanh xe đường bằng, khơng kéo mc Khi đó: Pw ≈ 0; Mf ≈ 0; PJ chiều chuyển động với xe (Các giá trị m1P, m2P xem tài liệu) Khi phanh xe, lực quán tính hướng trước nên phản lực tác P.PHÁP TT VI NỘI DUNG T.GIAN dụng lên bánh xe trước lớn bánh xe sau Sự phân bố tải trọng lên bánh xe phụ thuộc vào toạ độ trọng tâm Toạ độ trọng tâm ảnh hưởng lớn đến chất lượng bám bánh xe vơi đường, tính ổn định, tính dẫn hướng Xác định phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang Trường hợp tổng quát Xe chuyển động quay vòng đường nghiêng ngang Xe chịu tác dụng lực: - Trọng lượng xe: G - Lực kéo moóc kéo: Pm - Lực ly tâm: Pl = (G/g).(V2/R) - Các phản lực thẳng góc đường: Z’1, Z’’1, Z’2, Z’’2 - Các phản lực ngang từ đường lên bánh xe: Y’1, Y’’1, Y’2, Y’’2 - Mơmen qn tính khối lượng chuyển động quay: MJn * Xác định Z’’ Z’ ΣM01 = ⇔ Z’’ = Z’’1 + Z’’2 = 1/C[G(C/2cosβ - hgsinβ) – Pm(hmcosβ + c/2sinβ) – MJn – Pl(hgcosβ + c/2sinβ) ΣM02 = ⇔ Z’ = Z’1 + Z’2 = 1/C[G(C/2cosβ + hgsinβ) – Pm(hmcosβ c/2sinβ) + MJn + Pl(hgcosβ - c/2sinβ) * Xác định Y1, Y2 ΣMA = (A : Giao tuyến đường với mặt phẳng thẳng đứng qua trục sau) Y1 = Y’1 + Y’’1 = 1/L(G.a.sinβ+Pl.b.cosβ - Pmlmcosβ) ΣMB = (B : Giao tuyến đường với mặt phẳng thẳng đứng qua trục trước) Y2 = Y’2 + Y’’2 = 1/L(G.a.sinβ+Pl.a.cosβ - Pm(lm+L)cosβ) Trường hợp xe đứng yên dốc nghiêng ngang, khơng kéo mc Khi đó: Pl = 0; Pm = (Học viên tự nghiên cứu phần xác định Z’’, Z’) Nhận xét: Trị số phản lực thẳng góc, phản lực ngang phụ thuộc trị số, điểm đặt, chiều ngoại lực Các phản lực ảnh hưởng đến tính ổn định, tính dẫn hướng xe P.PHÁP C.KẾ HOẠCH CỦNG CỐ BÀI 1.Nêu khái niệm loại bán kính bánh xe? Ký hiệu lốp? 2.Trình bày động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường cứng? 3.Trình bày động lực học bánh xe cứng lăn mặt đường mềm? 4.Trình bày động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường biến dạng? 5.Trình bày động lực học bánh xe chủ động? 6.Nêu phân tích ý nghĩa hệ số cản lăn? Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn? 7.Xác định phân tích phản lực thẳng góc mặt đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng dọc? 8.Xác định phân tích phản lực thẳng góc mặt đường tác dụng lên bánh xe mặt phẳng ngang? Đã thông qua tổ môn ... đường cứng? 3.Trình bày động lực học bánh xe cứng lăn mặt đường mềm? 4.Trình bày động lực học bánh xe đàn hồi lăn mặt đường biến dạng? 5.Trình bày động lực học bánh xe chủ động? 6.Nêu phân tích... Muốn giảm lực cản lăn xe chạy đường nhựa tăng áp suất lốp, đường mềm giảm áp suất lốp Động lực học bánh xe chủ động Bánh xe chịu tác dụng lực mômen sau: - Tải trọng thẳng đứng, Gb2 - Lực cản từ... cứng Khi xe chuyển động, bánh xe chịu tác dụng lực: - Tải trọng tác dụng lên bánh xe, Gbl - Lực đẩy từ khung đặt vào tâm trục bánh xe, hướng theo chiều chuyển động, Px - Hợp lực phản lực pháp