LÝ THUYẾT QUAY VỊNG
A.QUAY VỊNG ĐÚNG, QUAY VỊNG THIẾU, QUAY VỊNG THỪA
Trên hình 4-7 biểu thị chuyển động trên đường vịng của ơtơ cĩ lốp đàn hồi theo hướng bên.Thành phần theo phương ngang Pjy của lực quan tính được đặt tại trọng tâm C của xe.Dưới tác dụng của lực ly tâm này các bánh xe sẽ bị lệch bên.Gĩc lệch bên của các bánh xe cầu trước, giả sử làδ1 và của các bánh xe cầu sau làδ2.
Ở các bánh xe trước, ngồi gĩc lệch δ1, chúng cịn được quay thêm gốc α1, do đĩ hướng của vétơ của trục trước sẽ tạo với trục dọc của xe một gĩc bằng (α1-δ1).
Từ sơ đồ ta cĩ thể xác định được bán kính quay vịng như sau: Chiều dài cơ sở L của xe:
L = AC + BC với AC = Rqv .tg(α1 -δ1) với AC = Rqv .tg(α1 -δ1) BC = Rqv.tgδ2 Do đĩ L = Rqv.[tg(α1 -δ1) + tgδ2] Vậy bán kính quay vịng bằng: Rqv= (α1 δ1) tgδ2 tg L + − (4-2)
Nếu xe quay vịng với gĩcα1 nhỏ, ta cĩ thể coi: tg(α1 -δ1)≈ α1 -δ1
tgδ2≈ δ2
Thay vào cơng thức (4 -2) ta nhận được: Rqv=α1 +(δ2 −δ1)
L (4-3)
Từ cơng thức (4-3) ta nhận thấy rằng với gĩc quay vịng α1 cho trước của các bánh xe dẫn hướng, bán kính quay vịng cịn phụ thuộc vào các gĩc lệch bên δ1 và δ2.Nếu gĩc lệch bên của các bánh xe như nhau (δ1 =δ2) thì:
Rqv= 1
α
L (4 –4)
Nghĩa là xe quay vịng với bán kính bằng bán kính lý thuyết (bánh xe khơng bị biến dạng, hay δ1 =δ2 = 0).Trường hợp quay vịng này gọi là quay vịng đúng.Khi xe quay vịng đúng, bán kính quay vịng khơng phụ thuộc vào gĩc lệch bên của các bánh xe mà chỉ phụ thuộc vào gĩc quay của bánh xe dẫn hướng.
Trường hợp xe mang tính chất quay vịng đúng (δ1 = δ2), khi xe chuyển động thẳng mà cĩ lực bên Py tác dụng tạo nên sự lệch bên của các bánh xe cũng khơng làm cho xe bị quay vịng, vì khi đĩ Rqv =∞ (hình 4-8).
1
Khi gĩc lệch bên của các bánh xe khác nhau, vớiδ1 > δ2 sẽ cĩ:
( ) T qv L R R 〉 − + = 2 1 1 δ δ α (với RT là bán kính lý thuyết)
Trường hợp này xe sẽ quay vịng với bán kính lớn hơn bán kính lý thuyết.Nghĩa là xe sẽ cĩ xu hướng quay vịng ít hơn so với gĩc quay tương ứng của các bánh xe dẫn hướng.Quay vịng như vậy gọi là quay vịng thiếu.
Xe mang tính chất quay vịng thiếu khi chuyển động thẳng, nếu gặp lực ngang tác dụng, nĩ sẽ cĩ xu hướng quay vịng quanh tâm tức thời.Khi đĩ sẽ sinh ra lực ly tâm cĩ chiều ngược với chiều ngang của lực tác dụng.Do đĩ gĩc lệch bên của các bánh xe sẽ giảm, và nhờ đĩ xe chuyển động ổn định.Tuy nhiên, việc điều khiển xe cĩ tính chất quay vịng thiếu sẽ nặng nề hơn.
Khi gĩc lệch bên của các bánh xe cầu sau loon hơn gĩc lệch bên của các bánh xe cầu trước (δ1< δ2) thì: ( ) T qv L R R 〈 − + = 1 2 1 δ δ α
Như vậy xe sẽ quay vịng với bán kính nhỏ hơn bán kính lý thuyết.Quay vịng như vậy gọi là quay vịng thừa.Xe mang tính chất quay vịng thừa sẽ cĩ xu hướng
quay vịng nhiều hơn so với gĩc quay tương ứng của các bánh xe dẫn hướng.Do đĩ điều khiển xe quay vịng sẽ nhẹ nhàng hơn.
Xe mang tính chất quay vịng thừa khi chuyển động thẳng nếu gặp lực ngang tác dụng, sẽ cĩ xu hướng quay vịng quanh tâm tức thời.Khi đĩ sẽ sinh ra lực ra lực ly tâm cĩ chiều trùng với chiều của lực ngang.Do đĩ gĩc lệch bên càng tăng.Điều này sẽ dẫn tới sự tăng liên tục của lực ly tâm và nếu người lái khơng kịp thời quay các bánh xe dẫn hướng ngược trở lại thì xe sẽ chuyển động theo một đường cong cĩ bán kính giảm liên tục, làm cho sẽ dễ bị trượt ngang hoặc cĩ nguy cơ bị lật.
Qua phân tích ở trên ta thấy, tốt hơn cả là xe nên mang tính chất quay vịng đúng.Song thực tế, trong mọi điều kiện chuyển động của xe, tính chất quay vịng đúng khĩ cĩ thể thực hiện được.Lý do vì tính đàn hồi của lốp khơng giống nhau và các phản lực bên tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau khơng bằng nhau.Vì vậy khi thiết kế xe , tuỳ theo từng điều kiện hoạt động đặc trưng của nĩ mà người ta cĩ thể chọn tính chất quay vịng này hoặc quay vịng kia.
Khi mang tính chất quay vịng thiếu mặc dù điều khiển xe cĩ nặng nề hơn, nhưng khả năng tự quay vịng của xe ở vận tốc lớn ít hơn, nên xe chuyển động sẽ an tồn hơn.