1.1.3 .Phương pháp nghiên cứu
4.1. TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
4.1.2. Tính ổn định dọc động của xe tải khi chở quá tải
Khi xe chuyển động trên đường dốc có thể bị mất ổn định (lật đổ hoặc trượt) dưới tác dụng của các lực và mômen hoặc bị lật đổ khi ô tô chuyển động ở tốc độ cao trên đường bằng.
4.1.2.1 Trường hợp chuyển động tổng quát khi xe chở quá tải
Xét xe chuyển động lên dốc không ổn định và khơng kéo rơ móc:
Trên hình trình bày sơ đồ các lực và mơmen tác dụng lên xe khi xe chở quá tải đang chuyển động tăng tốc ở trên dốc. Ý nghĩa các kí hiệu trên hình vẽ là:
XCVI. : là trọng lượng toàn bộ quá tải của xe.
XCVII. : là lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động. XCVIII. : là lực cản lăn ở các bánh xe cầu trước.
XCIX. : là lực cản lăn ở các bánh xe cầu sau. C. : là lực cản khơng khí.
CI. : là lực cản qn tính khi xe chuyển động khơng ổn định (có gia tốc). CII. : là lực cản lên dốc .
CIII. : là mômen cản lăn ở các bánh xe cầu trước. CIV. : là mômen cản lăn ở các bánh xe cầu sau.
CV. : là góc dốc của đường. CVI. f: là hệ số cản lăn.
CVII. : là bán kính tính tốn của bánh xe.
CVIII. : là tọa độ trọng tâm của xe khi chở quá tải theo chiều cao. CIX. L: là chiều dài cơ sở của xe .
CX. : là phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh .
CXI. : là mơmen cản qn tính của bánh xe, thơng thường trị số này rất nhỏ có thể bỏ qua.
Lấy mơmen lần lượt đối với điểm là giao điểm của mặt đường với mặt phẳng thẳng đứng qua trục của bánh xe cầu trước và cầu sau), rút gọn ta được biểu thức:
Vì xe khơng kéo theo rơ móc nên trong trường hợp này ta khơng xét .
Khi tăng góc dốc đến giá trị giới hạn, xe sẽ lật đổ ứng với , các bánh xe trước bị nhấc khỏi mặt đường. Làm tương tự như phần ổn định dọc tĩnh, ta xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi chuyển động lên dốc hoặc xuống dốc.
Để đơn giản, ta xét trường hợp xe chuyển động ổn định lên dốc và không kéo theo rơ móc nghĩa là .
Vì nhỏ nên có thể xem .
Xét trường hợp xe leo dốc với vận tốc v=29 (km/h)=80,56 (m/s).
4.1.2.2 Trường hợp xe chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ khơng kéo rơ móc và chuyển động ổn định
Ở trường hợp này, ta có: ( lực cản lăn nhỏ có thể bỏ qua). Vì nhỏ có thể xem .
4.1.2.2.1. Xét tính ổn định của xe khi xe chở quá tải theo điều kiện lật đổ
Xe có xu hướng lật đổ quanh trục qua tiếp điểm tiếp xúc của hai bánh xe ở cầu sau với mặt đường.
Thế các giá trị trên vào (4.12) và làm tương tự như ở trường hợp ổn định dọc tĩnh ta xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi xe chuyển động lên dốc:
Khi xe chuyển động xuống dốc ta cũng xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ là:
4.1.2.2.2. Xét tính ổn định của xe khi xe chở quá tải theo điều kiện trượt
Khi lực kéo chủ động đạt tới giới hạn bám, xe bắt đầu trượt (xét trường hợp chỉ có cầu sau chủ động):
Mặt khác ta có:
Với được xác định bằng cách lấy mômen đối với điểm .
Từ (4.15) và (4.16): Ta xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị trượt:
Trong đó:
CXII. Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ở bánh xe chủ động . CXIII. : Lực bám của bánh xe chủ động.
CXIV. : Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường.
Điều kiện để đảm bảo cho xe trượt trước khi bị lật là :
Vì xe ta đang xét là xe chở quá tải 75% hàng hóa. Mà
Vậy: Xe này đảm bảo được điều kiện an toàn là trượt trước khi bị lật đổ.
4.1.2.3 Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm ngang khơng kéo rơ móc:
Khi đó, xe có khả năng bị lật đổ do lực cản khơng khí gây ra nếu chuyển động với tốc độ rất lớn. Lực cản khơng khí tăng tới giá trị giới hạn, xe bị lật quanh điểm (là giao điểm của mặt phẳng qua trục bánh xe sau với đường), lúc đó phản lực .
Để xác định vận tốc giới hạn mà xe bị lật đổ, ta sử dụng công thức:
Ta coi vì trị số của nó rất nhỏ so với , thay giá trị và rút gọn thì ta được vận tốc nguy hiểm mà xe bị lật đổ:
Trong đó:
CXV. : Vận tốc giới hạn mà xe bị lật đổ (m/s).
CXVI. : Nhân tố cản khơng khí: W=0,625 có đơn vị là N.
Hình 4. 5: Sơ đồ lực và mômem tác dụng lên xe chở quá tải khi chuyển động
CXVII. =0,75 (đã chọ ở phần 3.1.2 của chương 3) là hệ số cản khơng khí có đơn vị là N .
CXVIII. S=7 ( là diện tích cản khơng khí. *Nhận xét:
Sự mất ổn định của xe phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe và móc kéo, nhân tố cản khơng khí, hệ số bám của xe với mặt đường,….
Đối với những xe thường chuyển động với vận tốc cao hoặc thường hoạt động trên những địa hình phức tạp đến hạ thấp trọng tâm để tăng tính ơn định của xe.
Đối với việc xe tải chở quá tải sẽ làm tăng chiều cao trọng tâm của xe nên khi xe chạy với tốc độ cao hoặc chaỵ trên những địa hình phức tạp thì tính ổn định của xe sẽ bị giảm gây nguy hiểm.