4.3. Tính ổn định ngang của xe giường nằm
4.3.2.Tính ổn định ngang của xe khi chuyển động quay vòng trên đường nghiêng
nghiêng ngang
4.3.2.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ
a. Trường hợp xe quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi (hướng nghiêng ngang của đường và trục quay vịng của xe ở hai phía của đường):
Hình 4.6: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên xe khi quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngoài.
Trong trường hợp này, xe chịu tác dụng của các lực sau: lực ly tâm Fl, trọng lượng toàn bộ của xe G.
52
Khi góc β tăng dần đồng thời dưới tác dụng của lực ly tâm Fl, xe sẽ bị lật đổ quanh trục đi qua A (trục này là giao tuyến giữa mặt phẳng của đường với mặt phẳng đi qua hai tâm của các bánh xe bên phải và vng góc với mặt đường), lúc đó vận tốc của xe đạt tới giá trị giới hạn và hợp lực Z” = 0.
Thông thường giá trị Mjn nhỏ, nên chúng ta bỏ qua Mjn và thay trị số của lực ly tâm Fl
= G.vn 2 g.R vào công thức Fl = 𝐺.(c 2.cosβđ − hg.sinβđ ) hg.cosβđ + c
2 .sinβđ rồi rút gọn, ta được vận tốc giới hạn:
vn2 = ( c 2.cosβđ − hg.sinβđ ).g.R hg.cosβđ + c 2 .sinβđ (4.21) Rút gọn ta được: vn = √g.R.( c 2.cosβđ − hg.sinβđ ) hg.cosβđ + c 2 .sinβđ vn = √g.R.( c 2.hg. − tgβđ ) 1 + c 2.hg .tgβđ (4.22)
βđ – Góc nghiêng ngang của đường khi xe quay vòng bị lật đổ. R – Bán kính quay vịng của xe.
v – Vận tốc chuyển động quay vòng (m/s).
vn – Vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm) khi xe quay vịng bị lật đổ. Ví dụ, ta lấy góc nghiêng ngang của đường là 23⁰.
vn = √10.10,4.(
2,050
2.1,45 − tg23 ) 1 + 2,050
53
Để xét các vận tốc giới hạn quay vòng vn lật đổ tương ứng với các giới hạn quay vòng lật đổ βđ khác nhau của xe giường nằm THACO MOBIHOME HB120 SSL, ta lập bảng sau:
Bảng 4.2: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
β (⁰) vn (km/h) 5 28,04 10 25,21 15 22,30 20 19,17 25 15,62 30 11,14
54
b.Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong (hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vịng):
Hình 4.7: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên xe khi quay vịng trên đường nghiêng ngang hướng vào trong.
Xe có xu hướng lật đổ quanh trục đi qua A và nằm trong mặt phẳng của mặt đường. ∑ MiA = G.c
2. cosβ + G. hg. sinβ − Z′′. c − Fl. hg. cosβ + Fl.c
2. sinβ = 0 (4.23) Khi vận tốc xe tăng tới giá trị giới hạn, xe sẽ lật đổ. Lúc đó, các bánh xe phía bên trái khơng cịn tiếp xúc với mặt đường nữa, nên: Z" = O.
Sau khi rút gọn ta được:
vn = √g.R.( c 2.hg + tgβđ ) 1 − c 2.hg .tgβđ (4.24)
55
Ví dụ, ta lấy góc nghiêng ngang của đường là 23⁰.
vn = √10.10,4.(
2,050
2.1,45 + tg23 ) 1 − 2,050
2.1,45 .tg23 = 12,97 (m/s) = 46,69 (km/h)
Để xét các vận tốc giới hạn quay vòng vn lật đổ tương ứng với các giới hạn quay vòng lật đổ βđ khác nhau của xe giường nằm THACO MOBIHOME HB120 SSL, ta lập bảng sau:
Bảng 4.3: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
β (⁰) vn (km/h) 5 33,78 10 36,88 15 40,26 20 44,08 25 48,57 30 54,08
c.Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang, vận tốc giới hạn khi xe bị lật đổ là:
vn = √g. R.2.hc
g= √10.10,4.2.1,452,050 = 8,57(m/s) = 30,85(km/h)
56
Hình 4.8: Sơ đồ lực và mơmen tác dụng lên xe khi quay vịng trên đường nằm ngang.
4.3.2.2. Xét ổn định theo điều kiện trượt
Khi quay vòng trên đường nghiêng ngang xe có thể bị trượt bên dưới tác dụng của các thành phần lực Gsinβ và Flcosβ (do điều kiện bám ngang của xe và đường không đảm bảo).
a.Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài:
Khi vận tốc xe đạt tới giá trị giới hạn vφ, xe bắt đầu trượt ngang, lúc đó các phản lực ngang sẽ bằng lực bám.
Y’ + Y” = φy.(Z’ + Z”) (4.25)
Chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vng góc với mặt đường, ta được:
57
Z’ + Z” = G.cos βφ - Fl.sin βφ (4.27)
Thế giá trị của biểu thức (4.25) và (4.26) vào (4.27) rồi rút gọn, ta được:
vφ2 = R.g.(φy.cosβφ − sinβφ)
φy.sinβφ+ cosβφ (4.28)
vφ = √R. g.(φy− tgβφ)
1+ φy.tgβφ = √10,4.10.(0,9 − tg23)
1+0,9.tg23 = 5,98 (m/s) = 21,53(km/h)
Ví dụ, ta lấy góc nghiêng ngang của đường là βφ = 23⁰.
Bảng 4.4: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
β (⁰) vn (km/h) 5 31,86 10 29,01 15 26,20 20 23,32 25 20,29 30 16,92
b.Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong:
Để xác định vận tốc giới hạn mà tại đó xe bắt đầu trượt bên, ta cũng làm tương tự như trên là chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vng góc mặt đường ta được:
Fl.cosβφ – G.sinβφ = Y' + Y" = φy.(Z' + Z") = φy.(G.cosβφ + Fl.sinβφ) (4.29) Rút gọn biểu thức trên ta được:
58
vφ = √R. g. (φy+ tgβφ)
1− φy.tgβφ = √
10,4.10.(0,9 +tg23)
1−0,9.tg23 =14,93 (m/s) = 53,75 (km/h)
Ví dụ, ta lấy góc nghiêng ngang của đường là βφ =23⁰.
Bảng 4.5: Bảng vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện trượt ngang ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
β (⁰) vn (km/h) 5 38,01 10 41,53 15 45,55 20 50,33 25 56,33 30 64,38
c.Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang
Vận tốc giới hạn khi xe bị trượt bên là:
vφ = √R. g. φy = √10,4.10.0,9 = 9,67(m/s) = 34,81 (km/h) βφ – Góc nghiêng ngang của đường khi xe quay vịng bị trượt.
φy – Hệ số bám ngang của đường và bánh xe.
Nhận xét:
Góc nghiêng ngang giới hạn và vận tốc nguy hiểm mà tại đó xe bị lật đổ hoặc bị trượt bên khi chuyển động trên đường nghiêng ngang phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm, bán kính quay vòng và hệ số bám ngang của bánh xe với đường.
Ngồi ra, khi xe chuyển động cịn bị mất ổn định ngang do ảnh hưởng của các yếu tố khác như lực gió ngang, do đường mấp mơ và do phanh trên đường trơn.
59
Tính ổn định của xe khi quay vòng trên mặt đường nghiêng vào trong là tốt nhất so với quay vòng trên mặt đường nằm ngang hoặc nghiêng ra ngồi trục quay vịng.
60
CHƯƠNG 5
TÍNH TỐN KIỂM TRA QUAY VỊNG XE GIƯỜNG NẰM