II. CÂN BằNG LựC KéO CủA ÔTÔ 1 Phương trình cân bằng lực kéo
b. Xác định quãng đường tăng tốc của ôtô
Sau khi đã lập được đồ thị biểu diễn qua hệ phụ thuộc vào thời gian tăng tốc t và vận tốc truyền động của ơtơ v, ta có thể xác định được quãng đường tăng tốc của ôtô đi được đúng với thời gian tăng tốc đó:
Từ biểu thức v = ds/dt, ta suy ra ds= v.dt.
Quãng đường tăng tốc từ s đến vận tốc v1 đến tiếp vận tốc v2 sẽ là:
2 1 v v vdt s (m) (III.30)
Tích phân này cũng khơng tính được bằng phương pháp giải tích, do nó cũng khơng có quan hệ phụ thuộc chính xác về giải tích giữa thời gian tăng tốc và vận tốc chuyển động của ơtơ (hình III.12b).
Chúng ta lấy một phần nào đó diện tích tương ứng với khoảng biến thiên thời gian dt, phần diện tích được giới hạn bởi đường cong thời gian tăng tốc, trục tung và hai hoành độ tương ứng với độ biến thiên thời gian dt, sẽ biểu thị quãng đường tăng tốc của ôtô. Tổng cộng tất cả các diện tích nhỏ này lại, ta được.
Quãng đường tăng tốc của ôtô từ vận tốc v1 đến vận tốc v2 và xây dựng được đồ thị
quãng đường tăng tốc của ôtô phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của chúng S = f(v) hình III.14.
Giả sử ơtơ tăng tốc từ v1=10m/sđến tốc độ v2=20m/s thì ơtơ đi được quãng đường
Hình III.14: Đồ thị quãng đường tăng tốc của ôtô S = f(v)
Xác định thời gian và quãng đường tăng tốc của ôtô theo đồ thị nhân tố động lực học tuy đơn giản nhưng thiếu chính xác mặc dù có kể cả sự giảm vận tốc khi chuyển số. Vì vậy nó chỉ có giá trị trong phạm vi lý thuyết ơtơ, cịn trong thực tế, người ta kiểm nghiệm lại bằng các thí nghiệm với các ơtơ chuyển động trên đường.
iv. đặc tính động lực học của ơ tơ khi tảI trọng thay đổi
Từ biểu thức tính tốn nhân tố động lực học (III.18) ta nhận xét rằng:
Giá trị nhân tố động lực học của ôtô tỷ lệ nghịch với trọng lượng tồn bộ của nó. Điều này cho phép ta tính tốn được nhân tố động lực học của ôtô tương ứng với trọng lượng bất kì nào đó theo cơng thức:
DG = Dx Gx hay Dx =D x G G (III.31)
ở đây: Gx - trọng lượng mới của ôtô
Dx - nhân tố động lực học của ôtô tương ứng với trọng lượng mới
G - trọng lượng của ôtô khi để tải
Hình III.15: Đồ thị nhân tố động lực học của ơtơ có bốn số truyền khi chuyển động với tải trọng đầy G và khi có Gx= 0,5 G.
Về phương diện đồ thị nhân tố động lực học của ôtô khi tải trọng thay đổi, ta cũng căn cứ vào nhận xét ở trên và thấy rằng chỉ cần thay đơi tỷ lệ xích trên trục tung của đồ thị nhân tố động lực học của ơtơ khi tải trọng đầy là có đồ thị nhân tố động lực học của ôtô khi tải trọng lớn. Ví dụ: ứng với trường hợp ơtơ có tải trọng đầy G, ta có nhân tố
động lực học D, ứng với trường hợp ôtô tải trọng Gx=0,5 G thì theo biểu thức (III.31) ta
có Dx= 2D (cột bên trái hình III.15), giá trị trục tung gấp hai lần so với trường hợp ơtơ có
tải trọng đầy. Như vậy ơtơ làm việc với những tải trọng bất kì, ví dụ = 25%, 50%, 75% của tải trọng đầy thì ta phải lập một số lớn tỉ lệ nhân tố động lực học tương ứng. Để tránh tình trạng phải lập quá nhiều tỷ lệ trên trục tung của đồ thị nhân tố động lực học, ta có thể xây dựng đồ thị đặc tính động lực học của ơtơ ứng với các tải và các tải trọng thay đổi và được gọi là đồ thị tia nh trên hình III.16.
Những đường đặc tính động lực học của ơtơ lập ra ở góc phần tư bên phải của đồ thị tương ứng với trường hợp ơtơ có tải trọng đâỳ, cịn góc phần tư bên trái của đồ thị, ta vạch từ góc toạ độ những tia làm với trục hồnh các góc khác nhau mà:
GG G D D tg x x (III.32)
Như vậy mỗi tia ứng với một tải trọng Gx nào đó tính ra phần trăm so với tải trọng
đầy của ơtơ.
Trong trường hợp Gx =G thì tg=1, lúc này tia làm với trục hồnh một góc = 450,
các tia có > 450
ứng với Gx > G (khu vực quá tải),các tia có < 450
ứng với Gx < G (khu vực chưa quá tải).
Đồ thị tia có ý nghĩa quan trọng trọng sử dụng thực tế, nhờ đó mà ta có thể giải quyết đựơc một loạt các nhiệm vụ tính tốn sức kéo trong sử dụng.
Ví dụ:
- Xác định nhân tố động lực học D của ôtô khi chuyển động với vận tốc v1, ở tay
số 3 với tải trọng của ôtô lúc này là 20% quá tải từ vận tốc v1 bên phải của đồ thị, ta kẻ
đường thẳng song song với trục tung của ôtô cắt đường cong nhân tố động lực học D3 tại
điểm A. Từ điểm A kẻ đường thẳng song song với trục hoành, cắt tia 20% quá tải tại điểm B (phần bên trái đồ thị ), rồi từ điểm B lại kẻ đường thẳng song với trục tung, cắt trục hồnh về phía bên trái gốc ơtơ tại điểm C. Tương ứng với tỷ lệ xích của đồ thị, đoạn OC biểu thị nhân tố động lực học D cần xác định ứng với điều kiện đã cho.
- Xác định hệ số cản lớn nhất của mặt đường max.
Giả sử ôtô chuyển động ở số 2 với 150% quá tải, từ điểm giá trị lớn nhất của
đường cong nhân tố động lực học ở số 2 D2max tại điểm E (phần bên phải đồ thị) ta kẻ
đường song song với trục hoành, cắt tia 150% quá tải tại điểm G (phần bên trái đồ thị), từ điểm G kẻ đường song song với trục tung và cắt trục hoành tại điểm H. Tương ứng với tỷ lệ xích của đồ thị, đoạn OH biểu thị hệ số cản lớn nhất của mặt đường mà ơtơ có thể khắc phục được ứng với điều kiện đã cho.
- Xác định vận tốc chuyển động của ôtô khi biết hệ số cản của mặt đường = D1,
với 40% quá tải. Muốn biết được ôtô chuyển động ở số truyền nào thích hợp và vận tốc là bao nhiêu thì ta làm như sau:
Từ điểm = D1 ở góc bên trái của đồ thị trên trục hồnh, ta kẻ đường thẳng song
song với trục tung, cắt tia 40% quá tải tại điểm K. Từ điểm K, ta kẻ đường song song với
M. Ta chiếu điểm M xuống trục hoành sẽ được vận tốc chuyển động của ôtô ở tay số 1 với vận tốc là vn.
Ngồi ra dựa vào đồ thị tia, ta cũng có thể xác định được tải trọng của ôtô khi biết được vận tốc của ôtô và hệ số cản của mặt đường mà ôtô cần khắc phục.