3 TƯƠNG TÁC GIỮA BÁNH XE VÀ MẶT ĐƯỜNG
3.3.2.Nhân tố thuộc về đường
Nhân tố thuộc về đường gồm có sự không bằng phẳng, sự biến dạng của đường, và trạng thái mặt đường.
Sự nhấp nhô của đường
Va đập từ những nhấp nhô nhỏ của đường được bánh xe làm êm đi và nó
hấp thụ năng lượng va đập. Hơn nữa, bánh xe dịch chuyển tương đối đối với
khung xe thông qua hệ thống treo (phần tử đàn hồi-giảm chấn). Trong trường
hợp đó, năng lượng được chuyển thành nhiệt trong bánh xe và trong giảm chấn. Điều này có nghĩa là năng lượng giải phóng khi hoàn trả trạng thái nhỏ hơn năng lượng tích lũy trong phần tử đàn hồi một lượng bằng năng lượng tiêu tán trong giảm chấn. Hình cung cấp sự giải thích với ví dụ đơn giản trong trường
Biên soạn: TS. Phan Minh Đức – Bộ môn Ô tô, khoa Cơ khí Giao thông 32 Hình 3-15 Sự thay đổi năng lượng trong hệ thống treo của trục bánh xe khi chuyển
động qua các nhấp nhô trên đường
Do sự hoàn trả năng lượng, công của phần tử đàn hồi không có ảnh hưởng đến sự cản lăn, trong khi công tiêu hao do giảm chấn góp phần vào thành phần
lực cản đối với bánh xe.
X W F X 0 Runeven Eq. 3-6
Sự biến dạng của đường
Dưới tác dụng của tải trọng tác dụng trên trục bánh xe, khi bánh xe lăn trên một số loại đường (chẳng hạn như đất, cát, cỏ, tuyết …) có thể tạo thành vết
bánh xe. Những loại đường như vậy, ngược với loại đường rắn chắc, làm phát sinh thêm lực cản bánh xe, gồm 3 thành phần như Hình 3-16.
A – Sự tạo vết lún bánh xe trên đường
B – Sự san ủi các nhấp nhô trên đường
C – Ma sát trên rãnh vết lún tạo ra trên đường
Hình 3-16 Các yếu tố tạo nên sự cản chuyển động của đường đối với bánh xe
Trạng thái mặt đường
Hình 3-17 Các vùng quanh vết tiếp xúc của bánh xe lăn trên đường ướt
Khi bánh xe lăn trên đường ướt, lốp xe phải phá vỡ lớp nước trên mặt đường và sau đó tiếp xúc trực tiếp với đường. Lớp nước ngay phía trước vết
tiếp xúc và vết tiếp xúc có thể chia, một cách đơn giản, thành 3 vùng: vùng “gần đến”, vùng chuyển tiếp, và vùng tiếp xúc. Trong vùng “gần đến”, lớp nước bị thay thế bởi phần lốp xe chưa biến dạng và đang lăn xuống để sẽ tiếp
Biên soạn: TS. Phan Minh Đức – Bộ môn Ô tô, khoa Cơ khí Giao thông 34 cận mặt đường. Trong vùng chuyển tiếp, lốp xe đã biến dạng và từ từ tiếp xúc
với mặt đường. Vùng tiếp xúc thể hiện diện tích tiếp xúc thực tế, diện tích tiếp
xúc trực tiếp giữa bề mặt lăn của bánh xe và mặt đường, mà nó làm cơ sở cho
sự chuyển hóa năng lượng. Chỉ một lượng nước rất nhỏ di chuyển ra ngoài trong vùng này.
Thực nghiệm cho thấy sự cản phụ thuộc vào lưu lượng nước bị đẩy ra và chiếm chỗ, do đó phụ thuộc vào chiều cao lớp nước, bề rộng bánh xe, và vận
tốc lăn của bánh xe. Cấu trúc lốp xe, áp suất hơi, và tải trọng tác dụng lên bánh xe có ảnh hưởng rất nhỏ đối với thành phần lực cản này.