Tính ổn định dọc tĩnh

4.1.1.1. Xét tính ổn định của xe theo điều kiện lật đổ. a.Xe đậu trên dốc hướng lên .

Hình 4.1: Sơ đồ lực và moment tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu lên dốc.

Xu hướng lật đổ: Xe có xu hướng lật quanh trục nằm trọng mặt phẳng của đường và đi qua điểm tiếp xúc của hai bánh xe cầu sau với mặt đường (điểm O2 ) theo phương dọc.

Trạng thái giới hạn lật đổ: Khi góc α tăng dần đến góc αt (góc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu lên dốc), các bánh xe cầu trước nhấc khỏi mặt đường: Z1 = 0

Ta lập phương trình momen đối với điểm O2 :

ΣMi O2 = 0 ΣMi O2 = G.hg.sinαt – G.b.cosαt = 0 (4.1)  tgαt = b hgtgαt =1,486 0,571 ≈ 2,6αt ≈ 69° Trong đó:

- αt: là góc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng yên quay đầu lên dốc.

61

b.Xe đậu trên dốc hướng xuống.

Hình 4.2: Sơ đồ lực và moment tác dụng lên ô tô khi đứng yên quay đầu xuống dốc.

Tương tự khi xe quay đầu xuống dốc, thì xe có xu hướng lật quanh trục nằm trong mặt phẳng của đường và đi qua điểm tiếp xúc của hai bánh xe cầu trước với mặt đường (điểm O1), khi góc α tăng dần đến góc α1′ (góc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu xuống dốc), các bánh xe cầu sau nhấc khỏi mặt đường: Z2 = 0, lấy momen đối với điểm O1 ta có: ΣMi O1= 0 ΣMi O1 = G.hg.sinα′t – G.a.cosα′t = 0 (4.2) tgα′t = a hg tgα′t = 1,214 0,571 ≈ 2,13 α′ t ≈ 64,81° Trong đó:

- α′t: là góc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng yên quay đầu xuống dốc Chú ý: Không xét đến momen cản lăn nhằm tăng tính ổn định của ô tô.

Nhận xét: Qua các biểu thức tính toán trên, ta có thể thấy góc giới hạn lật đổ tĩnh chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe.

4.1.1.2. Xét tính ổn định của xe theo điều kiện trượt. a.Xe đậu trên dốc hướng lên.

Sự mất ổn định dọc tĩnh của ô tô không chỉ lo sợ lật đổ dọc mà còn do trượt trên dốc do lực bám không tốt giữa các bánh xe và mặt đường.

62 Vì xe santafe sử dụng phanh tay là phanh cầu chủ động nên khi dùng phanh tay thì chỉ có cầu trước được phanh.

Khi lực phanh lớn nhất đạt giới hạn bám, xe có thể bị trượt xuống dốc, góc dốc của xe bị trượt được xác định như sau:

Fpmax = G.sinα = φ.Z1 (4.3) Trong đó:

- Fpmax: Lực phanh lớn nhất đặt ở các bánh xe trước.

- φ : Hệ số bám dọc của bánh xe với đường. (φ = 0,8 đối với các đường bê-tông, đường nhựa)

- Z1: Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên các bánh xe trước. Khi α tăng tới góc αtφ (góc dốc giới hạn mà ô tô bắt đầu bị trượt khi đứng quay đầu trên dốc), lúc đó lực phanh đạt tới giới hạn bám.

ΣMi O2 = G.hg.sinαtφ − G.b.cosαtφ + Z1 .L= 0 𝑍1=−G. hg. sinαtφ + G. b. cosαtφ

L (4.4)

Khi ô tô đứng trên dốc quay đầu lên, ta thay giá trị Z1 vào công thức (4.3), ta được: tgαtφ = b. φ

L + φ. hg =

1,486.0,8

2,7 + 0,8.0,571 ≈ 0,38  αtφ ≈ 21° (4.5)

b.Xe đậu trên dốc hướng xuống.

Khi ô tô đứng trên dốc quay đầu xuống, làm tương tự ta được: tgα′tφ = b. φ

L − φ. hg=

1,486.0,8

2,7 − 0,8.0,571 ≈ 0,53  α′tφ ≈ 30° (4.6) Trong đó:

- αtφ , α′tφ: góc giới hạn bị trượt khi xe đứng yên trên dốc quay đầu lên và xuống. Để đảm bảo an toàn khi ô tô đứng yên trên dốc thì hiện tượng trượt phải xảy ra trước khi lật đổ, được xác định bằng biểu thức:

tgαtφ < tgαt  αtφ< αt 0,38 < 2,621°< 69°

Xe đứng yên trên dốc bị trượt trước khi hiện tượng lật đổ xảy ra. Như vậy có thể kết luận rằng xe vẫn an toàn khi đứng yên trên dốc.

63 Nhận xét: Góc giới hạn của ô tô khi đứng trên dốc bị trượt hoặc bị lật đổ chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe và chất lượng mặt đường