Dao động của bánh xe dẫn hướng

6.3. Tính ổn định của bánh xe dẫn hướng

6.3.5. Dao động của bánh xe dẫn hướng

Các bánh xe dẫn hướng có thể bị quay vịng cả khi không đánh tay lái do đàn hồi của các chi tiết và do khe hở trong các cơ cấu, các khớp bản lề. Đối với các ô tô mới, hành trình tự do của vành lái nằm trong khoảng  0 0

5 10 , tương ứng với góc quay của bánh xe dẫn hướng (khi giữ nguyên vành lái) là  ' '

20 40 . Biến dạng của các chi tiết dẫn động lái dưới tác dụng của mômen (bằng 1Nm) đặt vào vành lái sẽ làm cho bánh xe dẫn hướng quay vòng khoảng  ' '

0,1 0, 6 . Sự quay vòng của các bánh xe dẫn hướng như vậy, mang đặc tính dao động.

Các bánh xe dẫn hướng, trụ trước, hệ thống treo, dẫn động lái tạo nên một hệ đàn hồi. Khi có ngoại lực tác dụng, hệ sẽ bị giao động. Sự dao động của hệ gây ảnh hưởng đến sự ổn định của bánh xe dẫn hướng.

Hệ đàn hồicó hai bậc tự do. Cầu trước, do sự biến dạng đàn hồi của nhíp có thể quay quanh tâm “O” trong mặt phẳng thẳng đứng (hình 6.7,a) một góc . Bánh xe dẫn hướng, do sự biến dạng đàn hồi của dẫn động lái, có thể bị quay một góc  quanh trụ đứng (hình 6.7,b).

Ngun nhân chủ yếu phát sinh dao động là do:

- Các bánh xe dẫn hướng không được cân bằng;

- Do không hợp lý về mối quan hệ động học giữa hệ thống treo và dẫn động lái;

- Do tác động tương hỗ giữa bánh xe với mặt đường không bằng phẳng;

- Do dạng đặc biệt của dao động không tắt dần (tự dao động).

Sau đây ta sẽ khảo sát cụ thể các nguyên nhân gây dao động của bánh xe dẫn hướng.

6.3.5.1. Dao động của bánh xe dẫn hướng do khối lượng vận động quay của bánh xe không được cân bằng.

- Nếu bánh xe được cân bằng thì lực quán tính ly tâm của từng điểm trên bánh xe sẽ tương hỗ được cân bằng với nhau. Nghĩa là, cả tổng các lực quán tính bằng khơng (cân bằng tĩnh) cũng như tổng các mô men của chúng cũng bằng không (cân bằng động);

- Nếu trọng tâm của khối lượng bánh xe không trùng với tâm trục quay của nó thì cân bằng tĩnh sẽ bị phá vỡ (hình 6.9,a);Nếu tâm của khối lượng bánh xe trùng với tâm trục quay nhưng các khối lượng không được phân bố đối xứng trong mặt phẳng quay thì cũng khơng có cân bằng động (hình 6.9,b). Các bánh xe quay khi ô tô chuyển động trên đường, do sự phân bố không đồng đều về khối lượng sẽ phát sinh lực quán tính ly tâm Plt :

- Thành phần nằm ngang của lực ly tâm Pltx sẽ sinh ra mô men làm bánh xe

quay quanh trụ đứng (hình 6.9,a). Trị số và chiều của Pltx thay đổi theo chu kỳ;     0 0 Mqv , Pf Pf Hình 6.7 -Dao động của bánh xe dẫn hướng do lực cản khơng bằng nhau

Lý thuyết ôtô Trang 74

- Thành phần thẳng đứng của lực ly tâm Plty có xu hướng làm cho bánh xe nảy lên, xuống. Trị số và hướng của nó cũng thay đổi theo chu kỳ.

Khi hai bánh xe có khối lượng quay không cân bằng nằm đối xứng trên mặt phẳng ngang, mô men quayở cả hai bánh xe sẽ được cộng lại  dao động góc của hai bánh xe quanh trụ đứng sẽ rất lớn (hình 6.9,b).

Dao động của bánh xe dẫn hướng dưới tác động của lực quán tính ly tâm thành phần sẽ làm xấu đi tính điều khiển của xe. Với thành phần theo phương pháp tuyến  Plty

tính êm dịu của ơ tơ kém đi và do đó, làm tăng mệt mỏi của lái xe.

Lốp xe khơng được cân bằng có ảnh hưởng lớn đến mài mòn lốp và tăng lượng tiêu hao nhiên liệu.

Giới hạn không cân bằng của bánh xe ô tô du lịch trong sử dụng: 30 .N cm, với bánh xe ô tô vận tải 150 .N cm. Sau khi được cân bằng (trên máy), mức độ không cân bằng với bánh xe ô tô du lịch cần 5 .N cm; với bánh xe ô tô vận tải

20 30N cm.

  .

6.3.5.2. Dao động của bánh xe dẫn hướng do lực cản tiếp tuyến ở hai bên bánh xe không bằng nhau.

Khi hai bánh xe dẫn hướng có sự khác nhau khá lớn về lực cản lăn Pf' và Pf'' (hoặc

khác nhau về lực phanh, lực kéo_hình 6.8), trên các bánh xe dẫn hướng sẽ xuất hiện một mơ men quay vịng:

 ' ''

.

qv f f

M  P P a

Tron đó: a_ khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm trụ đứng.

Mô men này làm cho bánh xe dẫn hướng quay quanh trụ đứng. Mô men Mqv cũng có

thể đổi chiều, khi đó các bánh xe dẫn hướng sẽ bị lắc quanh trụ đứng

a b) a) Plt Plty Pltx Plt Plt c) Px Px

6.3.5.3. Dao động của bánh xe dẫn hướng do không hợp lý về mối quan hệ động học giữa hệ thống treo và dẫn động lái.

Các bánh xe dẫn hướng liên kết với khung xe bằng hai khâu: qua các chi tiết của hệ thống treo và qua các chi tiết của dẫn động lái. Bởi vậy, chuyển vị của bánh xe so với khung xe có thể làm cho nó bị quay vịng quanh trụ đứng.

Với hệ thống treo phụ thuộc, quay vòng của bánh xe dẫn hướng phát sinh do dao động theo phương thẳng đứng của tâm trục bánh xe so với khung xe. Cầu trước (hinh 6.10) nối với khung xe qua bộ nhíp kiểu bán elíp. Đầu trước của nhíp nối với khung xe bằng khớp quay, còn đầu sau nối bằng quang treo nhíp. Khi dao động theo phương thẳng đứng, dầm cầu trước và trụ đứng sẽ vạch nên cung MM có tâmở đầu nhíp trước. Các bánh xe sẽ dịch chuyển cùng với cầu xe mà khơng bị quay vịng quanh trụ đứng chỉ trong trường hợp nếu đảm bảo được khả năng cho đầu trục địn lái đứng (có liên kết cứng với bánh xe) chuyển động theo đúng cung MM trên.

Về phía dẫn động lái, thanh lái dọc nối với cơ cấu lái đặt ở phía sau tâm trục bánh xe nên khi dao động, phía đầu nối với tâm trục bánh xe sẽ vạch nên cung NN có tâm nằm ở phía ngược lại với cung MM . Như vậy, đầu đòn láiđứng nối với tâm trục bánh xe sẽ phải tham gia hai chuyển động: theo cung MM cùng với tâm trục bánh xe và quay cùng bánh xe quanh chốt đứng để đảm bảo có quỹ đạo là NN.

Vì vậy, để đảm bảo cho bánh xe khơng bị tự quay vịng quanh trụ đứng khi có dao động theo phương thẳng đứng cần bố trí cơ cấu lái và khớp quay của nhíp sao cho phù hợp. Khi đó tâm quay của các cung MM và NN sẽ cùng nằm về một phía.

N N M M I M I M N N N N M M I c) b) a)

Hình 6.9 -Dao động của bánh xe dẫn hướng do không phù hợp về mối quan hệ động học giữa treo trước và dẫn động lái

Lý thuyết ôtô Trang 76

6.3.5.4.Dao động của bánh xe dẫn hướng do hiện tượnghiệu ứng con quay.

Khi có mơ men ngoại lực tác dụng lên cầu xe, ví dụ trường hợp một bánh xe dẫn hướng lăn trên mô đất, trục bánh xe dẫn hướng sẽ nghiêng trong mặt phẳng thẳng đứng một góc . Như vậy, cầu xe sẽ quay quanh mặt phẳng thẳng đứng với vận tốc

dt

d . Theo tính chất của con quay, trong mặt phẳng nằm ngang sẽ xuất hiện mơ men

hiệu ứng Mqvn (hình 6.7,b) 2 n qv k k d M J dt    Trong đó: k

J –mơ men qn tính của bánh xe;

k

 –vận tốc góc của bánh xe.

Dưới tác dụng của mô men hiệu ứng Mqvn trong mặt phẳng nằm ngang, bánh xe dẫn hướng sẽ quay quanh trụ đứng một góc bằng  với vận tốc d

dt



. Sự quay của trục bánh xe trong mặt phẳng nằm ngang sẽ làm xuất hiện mô men hiệu ứng Mqvd trong

mặt phẳng thẳng đứng: 2 d qv k k d M J dt   

Mơ men hiệu ứng Mqvd có xu hướng làm cho cầu trước quay một góc bằng  trong mặt phẳng thẳng đứng. Như vậy, dưới tác động của mô men hiệu ứng, bánh xe sẽ bị dao động (còn gọi là dao động không tắt dầnhay tự dao động). Sự dao động của bánh xe dẫn hướng ảnh hưởng xấu đến độ ổn định chuyển động thẳng và tính điều khiển của ơ tơ.

Biện pháp chủ yếu để giảm dao động của bánh xe dẫn hướng do hiện tượng hiệu ứng con quay gây nên là sử dụng hệ thống treo độc lập.

CÂU HỎI Ô TẬP CHƯƠNG 6. 3.Hãy phân tích sự ổn định của bánh xe dẫn hướng? 4.Hãy phân tích góc dỗng của bánh xe dẫn hướng? 5.Hãy phân tích sự dao động của bánh xe dẫn hướng?

6.Hãy phân tíchđiều kiện quay vịng khơng trượt bên của ơ tơ? 7.Hãy phân tích quay vịngđúng, thiếu, thừa?

Chương 7

PHANH Ô TÔ

Mục tiêu: sau khi học xong chương này, người học có khả năng:

 Viết được , phân tích được phương trình cân bằng động lực học của ơ tơ khi phanh.

 Phân tích được điều kiện phanh có hiệu quả nhất.

 Phân tích được ảnh hưởng của trọng lượng bám đến chất lượng q trình phanh.

 Phân tích được các chỉ tiêu đánh giá chất lượng quá trình phanh.

7.1. LỰC PHANH SINH RA Ở BÁNH XE

Tác dụng lực lên pedale phanh sẽ tạo moment ma sát gọi là moment phanh Mpnhằm hãm bánh xe lại . Lúc đó tạibánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Ppngược với chiều chuyển động và được xác định theo biểu thức:

b p p r M P  p

M : moment phanh tác dụng lên bánh xe.

p

P : Lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúcgiữa bánh xe với mặt đường.

b

r : Bán kính làm việc của bánh xe.

Lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa là:

  . max b p P Z P   Hình 7.1 - Lực phanh sinh ra ở bánh xe

Lý thuyết ôtô Trang 78 Trong quá trình phanh, lực phanh tănglên dần và đến một lúc nào đó bánh xe bị trượt lê thì hệ số bám có giá trị thấp nhất.

Sự trượt lê làm giảm hiệu quả phanh, tăng độ mòn lốp, tăng độ trượt dọc vàảnh hưởng tínhổn định ngang.