1.1.3 .Phương pháp nghiên cứu
4.2. TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
4.2.2. Tính ổn định ngang của xe khi chuyển động quay vòng trên đường
nghiêng ngang
4.2.2.1. Xét lật đổ theo điều kiện lật đổ
4.2.2.1.1. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài (hướng nghiêng ngang của đường và trục quay vịng của xe ở hai phía của đường)
Trong trường hợp này, xe chịu tác dụng của các lực sau: lực ly tâm , trọng lực toàn bộ quá tải của xe , xe khơng kéo rơ móc nên bỏ qua .
Khi góc tăng dần đồng thới dưới tác dụng của lực ly tâm , xe sẽ bị lật đổ quanh trục đi qua A (trục này là giao tuyến giữa mặt phẳng của đường với mặt phẳng đi qua hai tâm của các bánh xe bên phải và vng góc với mặt đường), lúc đó vận tốc của xe đạt tới giá trị giới hạn và hợp lực
Hình 4. 7: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên xe chở quá tải khi quay vòng
Để xác định trị số các phản lực bên trái, ta lập phương trình cân bằng mơmen đối với đường thẳng đi qua hai điểm tiếp xúc của các bánh xe bên phải đối với mặt đường:
Trong đó: : Các phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xe bên trái của cầu trước và cầu sau.
Thơng thường thì giá trị nhỏ nên chúng ta bỏ qua và thay trị số của lực ly tâm vào công thức rồi rút gọn, ta được:
Trong đó:
CXXVII. : Là góc nghiêng ngang của đường khi xe quay vòng bị lật đổ. CXXVIII. : Bán kính quay vịng của xe .
CXXIX. : Vận tốc chuyển động quay vòng (m/s) .
CXXX. : Vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm) khi xe quay vòng bị lật đổ.
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.1: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngồi theo
điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
10 6,86 15 6,03 20 5,14 25 4,11 30 2,75 35 Xe bị lật đổ tại góc nghiêng này.
4.2.2.1.2. Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong (hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vịng)
Xe có xu hướng lật đổ lật đổ quanh trục đi qua A và nằm trong mặt phẳng của mặt đường.
Khi vận tốc xe tăng tới giới hạn. xe sẽ bị lật đổ. Lúc đó, các bánh xe phía bên trái khơng cịn tiếp xúc với mặt đường nữa, nên: .
Sau khi rút gọn ta được:
70 Khoa ĐT CLCĐH SPKT TP.HCM
Trong đó:
CXXXI. Là góc nghiêng ngang của đường khi xe bị lật đổ. CXXXII. Bán kính quay vịng của xe .
CXXXIII. Vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm) khi xe quay vòng bị lật đổ.
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.2: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo
điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang của đường.
5 9,24 10 10,09 15 11,01 20 12,05 25 13,25 30 14,71 35 16,59 40 19,21 45 23,38 50 31,94 55 82,88 60 Xe bị lật đổ tại góc nghiêng này.
4.2.2.1.3. Trường hợp xe quay vịng trên đường nằm ngang
Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang, vận tốc giới hạn của xe lật đổ là :
4.2.2.2 Xét lật đổ theo điều kiện trượt
Khi quay vòng trên đường nghiêng ngang xe có thể bị trượt bên dưới tác dụng của các thành phần lực và (do điều kiện bám ngang của xe và đường khơng đảm bảo).
Hình 4. 9: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên xe chở quá tải khi quay vòng trên đường nằm
4.2.2.2.1. Trường hợp xe quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi
Khi vận tốc xe đạt tới giới hạn , xe bắt đầu trượt ngang, lúc đó các phản lực ngang sẽ bằng lực bám.
Chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vng góc với mặt đường. Ta có:
Thay giá trị biểu thức (4.37) và (4.38) vào (4.36) rồi rút gọn thì ta được:
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngồi theo điều kiện trượt ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.3: Bảng vận tốc giới hạn quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi theo
điều kiện trượt ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
5 8,89 10 8,09 15 7,31 20 6,51 25 5,66 30 4,72
35 3,59
40 1,91
45 Xe bị trượt tại góc nghiêng này.
4.2.2.2.2. Trường hợp xe quay vịng trên đường nghiêng ngang vào trong
Để xác định vận tốc giới hạn mà tại đó xe bắt đầu trượt bên, ta cũng làm tương tự như trên là chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vng góc mặt đường ta được:
Rút gọn biểu thức ta được:
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện trượt ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 4.4: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo
điều kiện trượt ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
5 10,61 10 11,59 15 12,71 20 14,05 25 15,72 30 17,97
35 21,32
40 27,31
45 44,67
50 Xe bị trượt tại gốc nghiêng này.
4.2.2.2.3. Xe quay vòng trên đường nằm ngang
Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang, vận tốc giới hạn khi xe bị trượt bên là:
Trong đó:
CXXXIV. : Hệ số bám ngang của đường và bánh xe.
CXXXV. : Góc nghiêng ngang của đường khi xe quay vịng bị trượt.
Vậy ta có vận tốc giới hạn khi xe quay vịng trên đường nằm ngang là:
*Nhận xét:
Góc nghiêng ngang giới hạn và vận tốc nguy hiểm mà tại đó xe bị lật đổ hoặc bị trượt bên khi chuyển động trên đường nghiêng ngang phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm, bán kính quay vịng và hệ số bám ngang của bánh xe với đường.
Ngồi ra khi xe chuyển động cịn bị mất ổn định ngang do ảnh hưởng của các yếu tố khác như lực gió ngang, do đường mấp mơ và do phanh trên đường trơn.
Tính ổn định của xe khi quay vòng trên mặt đường nghiêng vào trong là tốt nhất so với quay vịng trên mặt đường nằm ngang hoặc nghiêng ra ngồi trục quay vịng.
CHƯƠNG 5
TÍNH TỐN KIỂM TRA QUAY VỊNG CỦA XE KHI XE CHỞ QUÁ TẢI