4.2. Tính ổn định dọc của xe giường nằm
4.2.3. Tính ổn định dọc động
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 xe chuyển động ở tốc độ cao trên đường bằng.
45
4.2.3.1. Trường hợp tổng quát
Khi tăng góc dốc α đến giá trị giới hạn, xe sẽ lật đổ ứng với Z1= 0, các bánh xe trước bị nhấc khỏi mặt đường ta xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ khi chuyển động lên dốc hoặc xuống dốc.
Ta có góc dốc giới hạn khi xe bị lật đổ là:
tgαđ = b − f.rb
hg -Fω
G (4.5)
Xét trường hợp leo dốc với vận tốc v = 36(km/h) = 10(m/s) tgαđ = 1,845 − 0,012.0,56
1,45 - 372.3
165000 = 1,27
αđ = 51⁰46′
4.2.3.2. Trường hợp xe chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ chuyển động ổn định
Ở trường hợp này, ta có: Fj = 0, Ff = 0 , Fꞷ = 0. Vì α nhỏ có thể coi cosα ≈ 1.
a. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ:
Xe có xu hướng lật đổ quanh trục qua điểm tiếp xúc của hai bánh xe ở cầu sau với mặt đường.
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:
tgαđ = b
hg = 1,845
1,45 = 1,27 (4.6)
αđ = 51⁰46′
Khi xe chuyển động xuống dốc ta cũng xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ là:
tgα’đ = ha
g = 4,305
1,45 = 2.97 (4.7)
46
b. Xét ổn định 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):
Fkmax = Fφ = Z2.φ = G.sinα (4.8)
Mặt khác ta có:
Fφ = φ.Z2 = (a.cosαφđ + hg.sin αφđ) (4.9) Từ (4.8) và (4.9): Ta xác định được góc dốc giới hạn mà xe bị trượt:
tgαφđ = φ.a
L−φ.hg = 0,8.4,305
6,150−0,8.1,45 = 0,69 (4.10)
αφđ = 34⁰36′
Fkmax – Lực kéo tiếp tuyến lớn nhất ở bánh xe chủ động. Fφ – Lực bám của bánh xe chủ động.
φ – Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường. Điều kiện để đảm bảo cho xe trượt trước khi bị lật đổ là: tgαφđ < tgαđ αφđ < αđ 34⁰36′ < 51⁰46′
Như vậy, xe này đảm bảo được điều kiện an toàn là trượt xảy ra trước khi lật đổ.
4.2.3.3. Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên đường nằm ngang
Trong trường hợp này, ta có: Fj = 0, α = 0, bỏ qua ảnh hưởng của lực cản lăn. Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên xe như hình 4.4
Khi đó, xe có khả năng bị lật 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 sẽ bị lật quanh điểm O2 (O2 là giao điểm của mặt phẳng qua trục bánh xe sau với đường), lúc đó phản lực Z1 = 0.
47
Hình 4.4: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên xe khi chuyển động trên đường nằm ngang.
Để xác định vận tốc giới hạn mà xe bị lật đổ, ta sử dụng công thức:
Z1 = G.(b − f.rb) − Fꞷ.hg
L (4.11)
Ta coi Mf ≈ 0 vì trị số của nó rất nhỏ so với Fꞷ , thay giá trị Fꞷ = W.v02rút gọn ta được vận tốc nguy hiểm mà xe bị lật đổ: vn = √W.hG.b g (4.12) Trong đó: vn – Vận tốc giới hạn mà xe bị lật đổ (m/s). W – Nhân tố cản khơng khí: W = 0,625.Cx.S (Ns2/m2) . Cx– hệ số cản khơng khí (Ns2/m4) . S – diện tích cản khơng khí (m2). Để thuận tiện ta đổi sang đơn vị km/h:
vn = 3,6√W.hG.b
g = 3,6√165000.1,845
3,723.1,45 = 854,89 (km/h)
48
- Sự mất ổn định của xe phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe, 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 nên hạ thấp trọng tâm để tăng tính ổn định cho xe.