Hệ số bám và lực bám của bánh xe chủ động

2.6.2.1. Hệ số bám và các yếu tố ảnh hưởng

a. Khái niệm về hệ số bám 

Để cho ơ tơ cĩ thể chuyển động đƣợc thì ở vùng tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đƣờng phải cĩ độ bám nhất định. Độ bám đĩ đƣợc đặc trƣng bởi một đại lƣợng gọi là hệ số bám. Nếu hệ số bám thấp thì bánh xe cĩ thể bị trƣợt quay khi mơ men xoắn lớn truyền đến bánh xe chủ động, lúc đĩ ơ tơ khơng thể tiến về phía trƣớc đƣợc. Trƣờng hợp này thƣờng xảy ra khi bánh xe chủ động đi vào đƣờng lầy lội hoặc trên mặt đƣờng cĩ băng tuyết.

 =  G k P max (2- 41) b. Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám

Hệ số bám  giữa bánh xe chủ động và mặt đƣờng phụ thuộc trƣớc hết vào nguyên liệu bề mặt đƣờng và nguyên liệu chế tạo lốp, vào tình trạng mặt đƣờng (khơ, ƣớt, nhẵn, nhám, sạch, bẩn, …), vào kết cấu và dạng hoa lốp, phụ thuộc vào các điều kiện sử dụng khác nhƣ tải trọng tác dụng lên bánh xe, áp suất lốp, tốc độ chuyển động của ơ tơ và nhất là phụ thuộc vào độ trƣợt giữa bánh xe chủ động với mặt đƣờng.

Hình 2. 13. Các yếu tố ảnh hƣởng đến hệ số bám

* Áp suất hơi trong lốp

Từ đồ thị 2.13a ta thấy khi áp suất hơi trong lốp tăng thì hệ số bám dọc x cũng tăng lên. Khi hệ số bám dọc xđạt đến giá trị nào đĩ, nếu tăng áp suất hơi trong lốp thì

30 hệ số bám dọc sẽ giảm. Vì vậy trong quá trình sử dụng cần phải thƣờng xuyên kiểm tra và bơm lốp đúng áp suất quy định.

* Tốc độ chuyển động của ơ tơ

Từ đồ thị 2.13b ta thấy khi tốc độ ơ tơ tăng thì độ bám của bánh xe giảm nhất là khi ơtơ chuyển động trên đƣờng trơn, ƣớt.

* Tải trọng phân bố:

Khi tăng tải trọng phân bố lên các cầu xe thì hệ số bám của bánh xe giảm. Sự giảm hệ số bám càng lớn khi xe hoạt động trên đƣờng trơn, ƣớt (đồ thị 2.13c)

* Hệ số trượt tương đối 

Từ đồ thị 2.13d ta thấy rằng độ trƣợt giữa bánh xe chủ động và mặt đƣờng ảnh hƣởng rất nhiều đến hệ số bám. Khi tăng độ trƣợt (trƣợt lết hay trƣợt quay) của bánh xe thì hệ số bám lúc đầu tăng lên nhanh chĩng và đạt giá trị cực đại trong khoảng độ trƣợt 1525%. Sau đĩ nếu tiếp tục tăng độ trƣợt thì hệ số bám giảm, khi độ trƣợt

= 100% (nghĩa là lốp bị trƣợt lết hồn tồn) thì hệ số bám giảm từ 2030% so với hệ số bám cực đại. Khi đƣờng ƣớt hệ số bám cịn cĩ thể giảm nhiều hơn nữa (5060%). Hệ số bámở trên là hệ số bám trong mặt phẳng dọc của ơtơ hay cịn gọi là hệ số bám dọc x. Ngồi ra trong mặt phẳng ngang vuơng gĩc với mặt phẳng dọc cịn cĩ hệ số bám ngang y.

Hệ số bám y cũng chịu ảnh hƣởng của các yếu tố nêu trên. Khi hệ số bám ngang giảm sẽ làm cho tính ổn định hƣớng của ơtơ giảm, xe mất khả năng chuyển động an tồn.

Hệ số bám tổng hợp đƣợc xác định theo cơng thức sau:

 = 2 2

y

x 

  (2- 42)

Bảng 2. 3. Hệ số bám của một số loại đường và tình trạng mặt đường (theo [3], trang 22)

Loại đƣờng và tình trạng mặt đƣờng Hệ số bám x Đƣờng nhựa hoặc đƣờng bê tơng

- Khơ và sạch 0,7  0,8 - Ƣớt 0,35 0,45 Đƣờng đất - Đất pha sét khơ 0,50  0,60 - Ƣớt 0,20  0,40 Đƣờng cát - Khơ 0,20  0,30 - Ƣớt 0,40  0,50

Hệ số bám dọc xcĩ thể xác định bằng nhiều phƣơng pháp thực nghiệm khác nhau. Đơn giản nhất là dùng một xe trƣớc kéo một xe sau khi đĩ xe sau đƣợc phanh cứng hồn tồn. Giữa hai xe cĩ đặt lực kế để đo lực bám Pphát sinh ở xe sau. Biết đƣợc

31 trọng lƣợng bám ở xe sau là Gta cĩ thể xác định đƣợc hệ số bám xtheo biểu thức sau:

x =   G P (2- 43)

Do hệ số bám phụ thuộc vào nhiều yếu tố khác nhau, khĩ xác định đƣợc bằng tính tốn, cho nên thƣờng ngƣời ta sử dụng giá trị hệ số bám trung bình đƣợc xác định bằng thực nghiệm trên các loại đƣờng khác nhau.

2.6.2.2. Lực bám ở bánh xe chủ động

Lực bám Pở bánh xe chủ động đƣợc xác định bằng cơng thức sau:

P= .Z = .G (2-44)

Trong đĩ: Z là phản lực thẳng gĩc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động.

Để cho bánh xe chủ động khơng bị trƣợt quay khi ơtơ chuyển động thì lực kéo tiếp tuyến Pkmaxphải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám Pnghĩa là phải thoả mãn điều kiện:

Pkmax  P  b . c o p h b max r η i i i i r . . . . max t e M Mk   .G (2-45)

Từ biểu thức (2-44) ta thấy rằng lực bám P tỷ lệ thuận với hệ số bám  và phản lực Z hay trọng lƣợng bám G. Mặt khác lực kéo tiếp tuyến cực đại Pkmax lại bị giới hạn bởi lực bám P (biểu thức 2-45) cho nên muốn sử dụng hết lực kéo tiếp tuyến Pkmax do động cơ truyền xuống để thắng lực cản chuyển động thì cần thiết phải tăng lực bám P, nghĩa là phải tăng hệ số bám  hoặc tăng trọng lƣợng bám G hoặc cùng tăng cả hai thơng số trên. Điều này đƣợc thể hiện rõ ở động cơ cĩ tính năng cơ động cao.