4.2.1 .4Quan hệ moment
4.2.1.5 Các quan hệ về lực của cầu có vi sai
Trên tấc cả các cầu chủ động đều có trang bị vi sai đối xứng, khi quay vòng hay khi chuyển động trên đường trơn tốc độ góc giữa bánh xe trái-phải sẽ khác nhau, vi sai trong cầu sẽ bắt đầu làm việc, quan hệ về lực và hiệu quả của cầu được phân tích dưới đây.
Hình 4.6a: Cầu được phanh Hình 4.6b: Cầu chủ động
Moment trên các trục Me , Mi tạo ra các lực kéo tiếp tuyến Fke và Fki sau khi đã kể đến thành phần lực cản lăn chúng ta có các phản lực tiếp tuyến tại các bánh xe Xe và Xi (đây cũng là các lực đẩy tại ổ trục bánh xe).
Trong trường hợp chủ động ( vì lực cản lăn coi là như nhau tại các bánh xe) ta luôn có Xi > Xe , trong trường hợp phanh ( bằng động cơ) thì Xi < Xe nhưng có chiều ngược lại.
Chúng ta có các mối quan hệ sau:
Bả ng 4.2: Quan hệ moment ở cầu chủ động và cầu phanh
Ở cầu chủ động Ở cầu được phanh
|Me| = Fke. r = (Xe + Ffe). r Me = Fke. r = (Xe − Ffe). r |Mi| = Fki. r = (Xi + Ffi). r Mi = Fki. r = (Xi− Ffi). r |Me| < |Mi| Me > Mi Xe =|Me| r − Ffe =|Me|−Mfe r Xe =Me r + Ffe = Me + Mfe r Xi =|Mi| r − Ffi =|Mi|−Mfi r Xi =Mi r + Ffi = Mi+ Mfi r
Trong cả 2 trường hợp ta ln có: Phản lực tiếp tuyến tổng cộng của cả cầu:
X = Xe+ Xi
Do Xe ≠ Xi nên phản lực tổng hợp X không đặt tại tâm cầu mà lệch một đoạn Δ về
phía bên trục i. Do đó tạo ra một moment xoay cầu. MΔ = X. Δ = 0,5B(Xi − Xe)
Với Δ = B(Xi− Xe)/2X
Trong trường hợp vi sai đối xứng ir = −1 do đó: Me/Mi = ηr
Me/Mr = −ηr/(1 + ηr) Me/Mi = −1/(1 + ηr)
Khi quay vịng với tốc độ khơng lớn (để có thể coi Ffe = Ffi và giả thiết các lực Xi
(khi kéo) và Xe (khi phanh) không bị hạn chế bởi giới hạn bám.Ta có trường hợp chung đối với vi sai đối xứng:
MΔ = |Mr|
2r(1+ηr). B. (1 − ηr)
Như vậy trong cả 2 trường hợp đều xuất hiện moment MΔ có xu hướng làm xoay cầu và thơng qua nhíp làm xoay cả xe ngược chiều quay vịng. Vì thế có thể nói vi sai trong cầu chủ động là một trong những yếu tố tạo ra khuynh hướng quay vịng thiếu của ơ tơ, vi sai có hiệu suất riêng càng thấp thì khuynh hướng này càng rõ nét, nếu vi sai khơng ma sát thì khuynh hướng này có thể bỏ qua.
Khi ô tô chuyển động thẳng trên đường tốt ( khả năng bám hai bên bánh xe trái-phải là như nhau) thì tốc độ góc các bánh xe trái-phải sẽ bằng nhau và bằng tốc độ của vỏ vi sai. Khi đó cơ cấu ma sát trong vi sai ( đối với vi sai có ma sát) sẽ khơng có hiệu quả, vi sai làm việc như khơng có ma sát, Xe = Xi và moment xoay cầu cũng khơng có, ơ tơ chuyển động ổn định.