CHƯƠNG 1 : GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI
2.8. LỰC DỌC VÀ TRƯỢT NGANG
2.8.1. Tỷ lệ trượt dọc
Tỷ lệ trượt dọc của lốp xe được tính theo công thức :
S=-1 (1.42) [1,Trang 33]
Trong đó, Rg là phần không chịu bất cứ phần tải trọng nào, ωw là vận tốc góc của lốp và là vận tốc về phía trước của lốp xe. Tỷ lệ trượt tỷ lệ với tốc độ của xe là dương khi xe tăng tốc và âm khi phanh.
Một lốp xe có sự suất hiện trượt dọc thì mới có thể tác dụng lực dọc. Trượt dọc cũng được gọi là trượt chu vi hoặc tiếp tuyến.
Quá trình tăng tốc hoặc phanh xe, các lực dọc phải hình thành giữa lốp và mặt đường là một trong những điều kiện để quá trình tăng tốc và phanh nhanh chóng. Khi một mô men được truyền cho trục quay của lốp xe, tỷ lệ trượt xảy ra và một lực dọc �� được tạo ra tại lốp xe như sau:
== (s) (1.43) [1,Trang 33]
Tỷ lệ trượt là −1 <s <0 khi phanh
Khi thực hiện quá trình phanh, lực momen phanh phân bố tới trục bánh xe. Các rãnh của lốp xe sẽ được kéo dài trong khu vực lốp xe. Rãnh lớp xe tang dẫn đến thoát khí tốt lốp xe di chuyển nhanh hơn lốp tự do:
���� > ���� (1.44) [1,Trang 34] Và do đó, s <0. Bán kính tương đương cho lốp phanh lớn hơn bán kính tự do:
�� > �� (1.45) [1,Trang 34] Tương đương, chúng ta có thể biểu thị điều kiện bằng vận tốc góc tương đương ωe và từ đó cho thấy rằng lốp khi phanh quay chậm hơn lốp tự do:
����� > ��� (1.46) [1,Trang 34]
Tỷ lệ trượt là 0 < s < ∞ khi tăng tốc
Khi chúng ta tăng tốc, mô men xe được phân bố và truyền cho trục lốp. Các rãnh của lốp xe sẽ được nén. Rãnh lốp xe nhỏ thoát khí kém lốp xe di chuyển chậm hơn lốp tự do.
���� < ���� (1.47) [1,Trang 35] Và do đó, s > 0. Bán kính tương đương cho lốp khi lái nhỏ hơn bán kính tự do.
Tương đương, chúng ta có thể biểu thị điều kiện bằng vận tốc góc tương đương ωe và suy ra rằng lốp khi lái quay chậm hơn lốp tự do.
����� < ���� (1.49) [1,Trang 35]
Lốp xe trên cát
Hình 2.21 là hình tham khảo một mô hình lốp xe bật di chuyển trên cát. Bề mặt dưới lốp xe các lớp cát ép chặt lấy nhau tạo thành một khối cứng khi xe đi qua . Lúc này lớp cát được xem như cùng bản chất với mặt dường và sau đó ứng suất từ cát truyền lến lốp xe xuất hiện trong góc θ1< θ< θ2 được đo ngược chiều kim đồng hồ từ hướng thẳng đứng. Tương tự khi xe chuyển động trên mặt đường.
) (1.50) [1,Trang 35]
Hình 2.21. Lốp xe trên cát [1, Trang 35]
2.8.2. Tỷ lệ trượt ngang
Tỷ Lệ lực trượt ngang được thể hiện qua công thức sau:
(1.51) [1,Trang 36] (1.52) [1,Trang 36] Ta có các ký hiệu trong biểu thức đó như sau :
: Vận tốc dọc của xe : Vận tốc ngang của xe : Bán kính không tải của xe : Tốc độ góc của xe
Khi độ trượt đạt giá trị cực tiểu thì lực ngang và lực dọc tỷ lệ thuận với độ trượt
�� = ����� (��� : hệ số trượt dọc) (1.53) [1,Trang 36]
�� = ��ySy (��y : Hệ số trượt ngang) (1.54) [1,Trang 36 ]
2.9.1. Lực camber
Góc camber là góc của độ lệch của lốp về trục �. Góc camber gây ra một lực bên �� gọi là lực camber. Góc camber có giá trị giả định là dương, khi nó theo hướng dương của trục x .Và góc Camber còn có một giá trị lực camber dọc theo chiều âm của trục y.
Hình 2.22. Minh họa các lực Camber tác dụng lên xe dưới mô hình 3D [1,Trang 38] Lực camber tỷ lệ với góc camber �, và phụ thuộc trực tiếp vào tải trọng bánh xe ��
Do đó ta có :
Fy C (1.55) [1,Trang 39]
Trong đó ��������������� được gọi là độ cứng camber của lốp xe.
(1.56) [1,Trang 39]
Lực ngang tác dụng lên bánh xe �� là tổng hợp lực camber và lực trượt ngang : (1.57) [1,Trang 39]
2.9.2. Lực Bánh Xe
Nếu xem lốp xe là một động cơ quay tạo lực với hai đầu ra chính: lực dọc phía trước
��, lực bên �� và ba mô men: mô men xoay ��, mô men lật ngang �� và mô men lật dọc
��. Đầu vào là tải trọng lốp ��, trượt bên, trượt dọc và góc camber γ.
�� = �(��, �, �, �) (1.59) [1,Trang 39]
�� = �(��, �, �, �) (1.60) [1,Trang 39]
�� = �(��, �, �, �) (1.61) [1,Trang 39]
�� = �(��, �, �, �) (1.62) [1,Trang 39] Nếu không tính đến các tác động từ lực bên ngoài thì các lực lốp xe cần chịu bao gồm : chịu tải ��, , s,
Tổng các lực này sẽ có giá trị tương đương một phương trình tuyến tính :
�� = �(�)�� (1.63) [1,Trang 39]
�(�) = ��� (1.64) [1,Trang 39]
�� = −��������������� (1.65) [1,Trang 40]
�� = −��������������� (1.66) [1,Trang 40] Trong đó, ��là hệ số trượt dọc, �� là độ cứng ngang và �� là độ cứng camber.