LÝ THUYẾT QUAY VỊNG
A.ĐỘ ỔN ĐỊNH DỌC CỦA XE 1.Ổn định dọc khi xe lên dốc
1.Ổn định dọc khi xe lên dốc
Độ ổn định dọc khi xe lên dốc được đánh giá bằng khả năng xe khơng bị trượt dọc hoặc khơng bị lật dọc qua điểm tiếp xúc của các bánh xe cầu sau với đường.Chúng ta sẽ tiến hành khảo sát độ ổn định dọc của xe hai cầu cĩ tất cả các cầu đều là chủ động và kéo rờ-moĩc lên dốc với vận tốc khơng đổi.Bỏ qua lực cản khơng
khí Pω và mơ-men cản lăn Mf1 và Mf2 vì trị số của chúng nhỏ khơng đáng kể.Từ các giả thiết trên ta cĩ sơ đồ khảo sát, trình bày trên hình 4-18.
Phương trình lực kéo trong trường hợp trên cĩ dạng: Pk = Pi + Pf + Pmk
hay: Pk = G.sinα + f.G.cosα + G’.sinα + G’.f.cosα (4-7) Trong đĩ:
ϕ -hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường G –trọng lượng bám của xe
α -gĩc dốc của đường
G’ –trọng lượng tồn bộ của rờ-moĩc Sự trượt quay của các bánh xe sẽ xảy ra khi:
Pk = Pkmax =ϕ.Gϕ =ϕ.G.cosα Thay Pk = Pkmax vào cơng htức (4-7) ta được:
ϕ.G.cosαt = (G + G’)sinαt + (G + G’).f.cosαt (4-8)
Trong đĩ: αt là gĩc dốc giới hạn trượt.
Từ phương trình (4-7) ta cĩ thể xác định được gĩc dốc của đường, khi đĩ xe bắt đầu trượt: G G G G f tg t ' 1 ' 1 . + + − = ϕ α (4-9)
Khi xe lên dốc, ngồi khả năng mất ổn định do trượt xe cịn cĩ thể bị lật qua điểm tiếp xúc giữa các bánh xe cầu sau với mặt đường.Khi xe cĩ xu hướng lật dọc thì phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên các bánh xe cầu trước bằng khơng (Pz1 = 0).Lực cản khơng khí và lực cản lăn lúc này cũng cĩ thể bỏ qua (xem như khi đĩ xe khơng chuyển động).
Phương trình mơ-men đối với cầu sau cĩ dạng:
G.cosαlật.b –G.sinαlật.hg –G’sinαlật.hmk = 0
Từ đĩ cĩ thể xác định được gĩc dốc của đường mà xe bắt đầu bị lật:
mk g lat h G G h b tg . ' + = α (4-10)
Gĩc αlật được gọi là gĩc dốc giới hạn lật của xe.
Để đảm bảo cho xe trượt quay trước khi bị lật ta phải cĩ điều kiện sau: tgαt < tgαlât (4-11)
Khi xe khơng kéo rờ-moĩc, giới hạn trượt và giới hạn lật được xác định theo cơng thức: tgαt =ϕ -f tgαlật = g h b (4-12)
Từ cơng thức (4-12) ta thấy gĩc αlật phụ thuộc vào chiều cao trọng tâm xe.Ở hình 4-19, chiều cao trọng tâm xe càng thấp thì αlậtcàng lớn và khả năng ổn định lật
Vì tgαlật =
g
h
b nên từ sơ đồ hình 4-19 ta thấy khi trọng lượng xe phân bố ngồi chiều dài cơ sở thì xe sẽ bị lật, vì khi đĩ α >αlật.
Đối với xe khơng kéo rờ-moĩc, giới hạn trượt phụ thuộc vào chất lượng mặt đường.
Ổn định dọc của xe khi xuống dốc cũng được khảo sát tương tự ở trên.
2.Ổn định dọc khi xe chuyển động với vận tốc lớn
Giả thiết xe chuyển động đều với vận tốc lớn trên đường bằng.Sự mất ổn định của xe do lực cản khơng khí gây gây ra và xe bị lật qua điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu sau với mặt đường (hình 4-20).
Khi xe cĩ xu hướng bị lật qua điểm tiếp xúc giữa bánh xe cầu sau với mặt đường, ta cĩ Pz1 = 0 và phương trình mơ-men đối với điểm tiếp xúc của bánh xe cầu sau với đường sẽ là:
G.b -Pω.hω = 0
hay G.b –K.F.v2
lật.hω= 0 (4-13)
Từ phương trình trên ta cĩ thể xác định được vận tốc mà xe bắt đầu bị lật: vlật = ω h F K b G . . . (4-14)
Vận tốc vvậtđược gọi là vận tốc giới hạn lật của xe.
Phân tích cơng thức (4-14) ta thấy: nếu chiều cao đặt lực cản khơng khí càng lớn, khoảng cách b càng nhỏ thì vận tốc giới hạn lật của xe càng thấp.Tuy nhiên, sự
mất ổn định do vận tốc lớn chỉ được xét đến khi thiết kế xe đua, xe du lịch cao tốc.Với các loại xe khác, sự mất ổn định do vận tốc lớn khơng thể xảy ra được.