1.1.3 .Phương pháp nghiên cứu
5.1. ĐỘNG HỌC VÀ ĐỘNG LỰC HỌC QUAY VÒNG CỦA XE TẢI KH
5.1.2. Động lực học quay vòng của xe khi chở quá tải
Chúng ta sẽ xét động lực học quay vòng của xe khi bỏ qua biến dạng ngang của các bánh xe theo sơ đồ hình 5.3.
Trước hết, xét trường hợp tổng quát: Xe có cầu sau chủ động, quay vịng trên đường có độ dốc ( và vận tốc khơng phải hằng số (j.
Ý nghĩa của các kí hiệu trên hình 5.3 như sau:
CL.
Lực quán tính ly tâm tác dụng tại trọng tâm T của xe.
CLI. Hai thành phần của lực theo trục dọc và ngang của xe. CLII. Các thành phần ngang tác dụng lực dưới của bánh xe. CLIII. Các lực kéo ở các bánh xe.
CLIV. Các lực cản lăn. CLV. Lực cản lên dốc.
CLVI. Lực cản của khơng khí. CLVII. Lực cản quán tính.
CLVIII. Mơmen qn tính tác dụng lên xe xung quanh trục đứng
Để xe quay vòng ổn định và xe không bị trượt khỏi quỹ đạo cong của đường, điều kiện cần và đủ: Tổng tất cả các lực tác dụng lên xe theo chiều trục và chiều trục phải bằng không, đồng thời tổng các mômen tác dụng lên xe xung quanh trục đứng đi qua trọng tâm xe phải bằng khơng. Tức là:
Phương trình cân bằng lực theo chiều trụ :
Phương trình cân bằng mơmen xung quanh trục thẳng đứng :
Dựa vào các lực và mơmen tác dụng lên xe ở hình 5.3, chúng ta sẽ viết được dạng khai triển các phương trình (5.13); (5.14) và (5.15).
Khi xe quay vịng, lực qn tính ly tâm là lực chủ yếu làm cho xe chuyển động không ổn định và là nguyên nhân chính gây nên sự nghiêng ngang của thùng xe và làm lật đổ xe. Bởi vậy chúng ta sẽ tính cụ thể độ ổn định của nó:
Trong trường hợp xe chuyển động đều theo một quỹ đạo đường trịn, góc quay vịng của các bánh xe dẫn hướng sẽ khơng đổi nên ta có:
Ta xét xe quay vòng trong dãy vận tốc cho phép từ 2 (m/s) đến 14 (m/s), ta có bảng sau:
Bảng 5.2: Bảng giá trị của ứng với từng vận tốc quay vòng giới hạn khác nhau.
V (m/s)
4 -4994,531 34388,571 34749,376 6 -11237,694 77374,286 78186,098 8 -19978,122 137554,286 138997,507 10 -31215,816 214928,571 217183,604 12 -44950,776 309497,143 312744,3905 14 -61183 421260 425679,8646
Như vậy, khi xe quay vòng, lực phụ thuộc vào khối lượng của xe, bán kính quay vòng và nhất là vận tốc chuyển động của xe. Để giảm chúng ta phải giảm vận tốc của xe và giảm khối lượng (không được chở quá tải), đồng thời phải tăng bán kính quay vịng của xe.
Trong hai thành phần của , thành phần lực ngang là lực chủ yến làm cho xe chuyển động không ổn định, là nguyên nhân chính gây nên sự nghiêng ngang của thùng xe và làm cho xe lật đổ. Bởi vậy, chúng ta phải giảm tối đa giá trị khi xe quay vòng.