BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ tg

tgα < tgα

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ tg

gg P h b h-Gh

 Thế các giá trị trên vào (5.1) ta được:

 Trong đó :

Pm – Lực kéo rơmóc.

hm – Chiều cao từ điểm đặt móc kéo đến mặt đường.

* Xét ổn định theo điều kiện trượt:

 Xe có xu hướng trượt từ trên dốc xuống dưới dốc.

Khi lực kéo tiếp tuyến đạt tới giá trị giới hạn bám thì ơ tơ trượt dọc.

kmaxφ2

P= P = Z φ

 Mặt khác ta có

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

• Với: Pm = Gm sin

 Thế các giá trị Pj = 0, Pf ≈ 0 vaøo (5.2) và kết hợp với (5.33),(5.34) ta được:

mφφφm mφ

(G + G)sinα = (Gsinα hg + Gcosα a + G h sinα )

L φ gmm Gaφ tgα = G(L φh ) + G (L φh )  --

 5.2.1.2.4.Trường hợp xe chuyển động ổn định với vận tốc cao trên

đường nằm ngangkhơng kéo rơmóc:

 Trong trường hợp này (thường là ơ tơ du lịch) ta có: Pj = 0 , Pm = 0 , = 0, bỏ qua ảnh hưởng của lực cản lăn.

 Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tô như hình 5.2

Khi đó xe có khả năng bị lật do lực cản khơng khí gây ra nếu chuyển động với tốc độ rất lớn.

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

 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.  Để xác định vận tốc giới hạn mà xe bị lật đổ, ta sử dụng công thức (5.3): bω g 1 G(b fr ) P h Z = L - -

 Ta có Mf≈ 0 vì trị số của nó rất nhỏ so với P𝜔 , thay giá trị và rút gọn ta được vận tốc nguy hiểm mà xe bị lật đổ:

2o o Wv P n g Gb v = Wh

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

 Trong đó:

vn – Vaän tốc giới hạn mà xe bị lật đổ (m/s).

W – Nhân tố cản khơng khí: W = 0,625CxS có đơn vị là Ns2/m2, với Cx

là hệ số cản khơng khí có đơn vị Ns2/m4 và S là diện tích cản khơng

khí có đơn vị là m2.

 Để thuận tiện ta đổi sang đơn vị km/h: n

Gb v =3,6

* Nhận xét:

+ Sự mất ổn định của xe phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe và móc kéo, 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 ô tô.

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

 5.2.2. Tính ổn định ngang của ô tô:

 5.2.2.1. Tính ổn định ngang của ô tô khi chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang:

* Xét ổn định theo điều kiện lật đổ:

 Ơtơ có xu hướng lật đổ quanh trục nằm trong mặt phẳng của đường và đi qua điểm tiếp xúc của hai bánh xe bên trái với mặt đường (điểm B) như hình 5.7.

 Lấy mơmen đối với điểm B và rút gọn ta được :

gjn c GcosβGh sinβM 2 c -- Z’=

 Khi goùc tăng tới giá trị giới hạn đ thì xe bị lật quanh trục đi qua B. Lúc đó

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Thơng thường giá trị Mjn nhỏ nên có thể coi Mjn 0 , xe khơng kéo rơmóc nên

Pm = 0.

Ta xác định được góc giới hạn lật đổ khi xe chuyển động trên đường nghiêng ngang là :

tg𝛽đ = g c 2h Trong đó : - 𝛽đ Góc dốc giới hạn mà xe bị lật đổ.

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Hình 5.7: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên ô tô khi chuyển

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ

Trong đó:

Y’ , Y” - Các phản lực ngang tác dụng lên các bánh xe bên phải và bên trái.

- Góc nghiêng ngang của đường.

Z’ , Z” - Các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên các bánh xe bên

phải và bên trái.

Mjn - Mômen của các lực quán tính tiếp tuyến tác dụng trong mặt phẳng ngang khi ô tô chuyển động không ổn định.

* Xét ổn định theo điều kiện trượt:

 Khi chất lượng bám của bánh xe với đường kém thì xe có xu hướng trượt khi chuyển động trên đường nghiêng ngang.

 Để xác định góc giới hạn khi xe bị trượt, ta lập phương trình hình chiếu các lực lên mặt phẳng song song với mặt đường :

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Gsin𝛽𝜑 = Y’ + Y” = 𝜑𝑦 (Z’+ Z”) =𝜑𝑦𝐺𝑐𝑜𝑠𝛽𝜑 (5.40)  Trong đó:

𝛽𝜑 - Góc dốc giới hạn mà ơ tơ bị trượt.

𝜑𝑦 - Hệ số bám ngang giữa bánh xe và mặt đường.  Rút gọn biểu thức (5.40) ta được:

tg𝛽𝜑 = 𝜑𝑦

 Để đảm bảo an tồn thì xe phải bị trượt trước khi lật đổ, nghóa là: tg𝛽𝜑 < tg𝛽đ hay 𝜑𝑦 <

c 2h

 Khi ô tô đứng yên trên đường nghiêng ngang, ta cũng xác định được góc nghiêng giới hạn mà tại đó xe bị lật đổ hoặc bị trượt.

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

 Ở trường hợp này, ô tô chỉ chịu tác dụng của trọng lượng. Phương pháp xác định cũng tương tự như phần trên, ta có ngay góc giới hạn mà xe bị lật đổ:

tg𝛽t =

c 2h

 Cũng tương tự ta có góc giới hạn mà xe bị trượt là: tg𝛽𝑡𝜑 = 𝜑𝑦

 Điều kiện để xe trượt trước khi lật đổ là: tg𝛽𝑡𝜑 < tg𝛽𝑡 hay φy

c 2h

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ

 5.2.2.2. Tính ổn định ngang của ơ tơ khi chuyển động quay vịng trên đường nghiêngngang:

 5.2.2.2.1. Xét ổn định theo điều kiện lật đổ:

 Trường hợp ơ tơ quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi ( hướng nghiêng ngang của đường và trục quay vịng của xe ở hai phía của đường):

 Trong trường hợp này ô tô chịu tác dụng của các lực sau: Lực ly tâm Pl, trọng lượng tồn bộ của ơ tơ G, lực kéo móc Pm (nếu có kéo rơmóc).

 Khi góc 𝛽 tăng dần đồng thời dưới tác dụng của lực ly tâm Pl, 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 ơ tơ đạt tới giá trị giới hạn và hợp lực Z” = 0.

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Sử dụng cơng thức (5.12) và thay trị số của lực ly tâm vào cơng thức rồi rút gọn, ta được:

2n n l Gv P = gR           ñgñmmññ 2 n gññ cc

G( cosh sin ) P (h cossin ) gR

22 v c G(h cossin ) 2 (5.45)

Hình 5.8 Sơ đồ mô men và lực tác dụng lên ô tô khi quay vòng trên đường ngiêng ngang ra ngoài

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ

 Trường hợp ơ tơ khơng kéo rơmóc thì Pm = 0, ta cũng xác định được vận tốc giới hạn ( hay còn gọi là vận tốc nguy hiểm ) khi xe bị lật như sau: (5.46)      ñgñ 2 n gññ c ( cosh sin)gR 2 v c h cossin 2 Rút gọn ta được:      đgđ n gđđ c gR( cosh sin) 2 v c h cossin 2 hay    đ g n đ g c gR(tg) 2h v c 1tg 2h (5.47)

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Trong đó:

𝛽đ – Góc dốc giới hạn khi xe quay vịng bị lật đổ. R – Bán kính quay vịng của xe.

v – Vận tốc chuyển động quay voøng, m/s.

vn – Vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm).

Trường hợp ơ tơ quay vịng trên đường nghiêng ngang vào trong ( hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vịng ):

Hình 5.9: Sơ đồ mơmen và lực tác dụng lên xe khi quay vòng trên đường nghiêng vào trong.

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Ơ tơ có xu hướng lật đổ quanh trục đi qua A và nằm trong mặt phẳng của mặt đường.

iglgl

M = G cosβ + Gh sinβ Z"c P h cosβ + Psinβ = 0

22



Khi vận tốc ô tô tăng tới giá trị giới hạn thì ơ tơ sẽ lật đổ. Lúc đó, các bánh xe phía bên trái khơng cịn tiếp xúc với mặt đường nữa, nên :

Sau khi rút gọn ta được:

   ñ g n ñ g c gR(tg) 2h v c 1tg 2h (5.48)

Trường hợp ơ tơ quay vịng trên đường nằm ngang thì vận tốc giới hạn khi xe bị lật đổ là: n g c vRg 2h (5.49)

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ÔTÔ – KHOA CƠ KHÍ

Sơ đồ biểu diễn trạng thái chuyển động quay vịng trên đường nằm ngang như hình 5.10.

Hình 5.10: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên ô tơ khi quay vịng trên đường nằm ngang.

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

 5.2.2.2.2. Xét ổn định theo điều kiện trượt bên:

Khi quay vịng trên đường nghiêng ngang ơ tơ có thể bị trượt bên dưới tác dụng của các thành phần lực Gsin𝛽 vaø Plcos𝛽 ( do điều kiện bám ngang của xe và đường không đảm bảo).

Trường hợp ơ tơ quay vịng trên đường nghiêng ngang ra ngồi:

Khi vận tốc ô tô đạt tới giá trị giới hạn v𝜑 thì ơ tơ bắt đầu trượt ngang, lúc đó các phản lực ngang sẽ bằng lực bám.

Y’ + Y” = ( Z’ + Z” ) (5.50)

Chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vng góc với mặt đường, ta được:

Y’ + Y” = P1cos𝛽𝜑 + Gsin 𝛽𝜑

Z’ + Z” = Gcos𝛽𝜑 - Pl sin 𝛽𝜑      (5.51)

Thế giá trị của biểu thức (5.51) vào (5.50) rồi rút gọn thì ta được: yφφ 2 φ yφφ Rg(φ cosβsinβ ) v = φ sinβ + cosβ - y φ φ yφ φ tgβ vRg 1 + φ tgβ - (5.52)

BỘ MÔN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

 Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong:

Để xác định vận tốc giới hạn mà tại đó ơ tơ bắt đầu trượt bên thì 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:

lφφyyφlφ

Pcosβ Gsinβ = Y' + Y" = φ (Z' + Z") = φ (Gcosβ + Psinβ )

Rút gọn biểu thức trên ta được:

yφ φ yφ φ + tgβ vRg 1 φ tgβ  (5.53)

Trường hợp ơ tơ quay vịng trên đường nằm ngang thì vận tốc giới hạn khi ơ tơ bị trượt bên là:

φy

v = gRφ(5.54)

Ở đây:

𝛽𝜑 - Góc nghiêng ngang giới hạn của đường ứng với vận tốc giới hạn. 𝜑𝑦- Hệ số bám ngang của đường và bánh xe.

BỘ MÔN: CÔNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

* Nhận xét:

Góc nghiêng ngang giới hạn và vận tốc nguy hiểm mà tại đó ơ tơ bị lật đổ hoặc bị trượt bên khi chuyển động trên đường nghiêng ngang phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm, bán kính quay vịng 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.

Tính ổn định của ơ tơ 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 vòng.

 Sau đây để hiểu rõ sự ảnh hưởng của lực gió ngang, ta nghiên cứu trường hợp bánh xe chủ động lăn chịu lực gió ngang Py.

Bánh xe lăn sẽ chịu tác dụng của các mômen và lực: Mk, Gb, Px, Py và các phản lực Zb , Yb .

Theo hình 5.11: R là hợp lực của các lực kéo tieáp tuyeán Pk và lực Yb ( phản lực ngang Yb do lực ngang Py gây ra ).

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Hợp lực R có điểm đặt là điểm tiếp xúc giữa bánh xe và đường được xác định theo công thức:

R= P + Y(5.55)

Hình 5.11: Sơ đồ mơmen và lực tác dụng lên bánh xe chủ động khi có lực ngang tác dụng.

BỘ MƠN: CƠNG NGHỆ KỸ THUẬT ƠTƠ – KHOA CƠ KHÍ

Theo điều kiện baùm R = Rmax = 𝜑Gb và phản lực ngang Yb được tính như sau, nếu ta thay R = Rmax = 𝜑Gb vaøo (5.55):

2222

bmaxkbk