II. ĐỘNG LỰC HỌC CỦA BÁNH XE BỊ ĐỘNG
4. Sự lăn của bỏnh xe đàn hồi dưới tỏc dụng của lực ngang
Hỡnh II.7 khảo sỏt sự lăn của bỏnh xe đàn hồi trong hai trường hợp: khụng cú lực ngang tỏc dụng (hỡnh II.7a) và cú lực ngang tỏc dụng (hỡnh II.7b). Khi xe chuyển động, bỏnh xe cú thể chịu tỏc động của lực ngang do cú giú ngang, do đường mấp mụ, do phanh xe trờn đường trơn...
Khi bỏnh xe lăn khụng cú lực ngang Py tỏc dụng (hỡnh II.7a), bỏnh xe chỉ chịu tỏ dụng của lực Gb, lực đẩy Px, lực cản lăn Pf. Điểm B của lốp sẽ tiếp xỳc với đường ở B1, điểm C ở C1, v.v. Quỹ đạo của mặt phẳng quay của bỏnh xe trựng với đường thẳng AA1. Vết tiếp xỳc của bỏnh xe trựng với đường đối xứng qua mặt phẳng dọc của bỏnh xe (phần diện tớch cú gạch chộo trờn hỡnh II.7a).
Hình II.7: Sơ đồ minh hoạ sự lăn của bánh xe đàn hồi
a. Khi khơng có lực ngang tác dụng; b. Khi có lực ngang tác dụng;
c. Biểu đồ phân bố lực ngang ở vết bánh xe.
Khi cú lực ngang tỏc dụng (lực Py trờn hỡnh II.7b), bỏnh xe lăn bị biến dạng, cỏc thớ lốp bị uốn cong, mặt phẳng giữa của bỏnh xe bị dịch chuyển so với tõm của vết tiếp xỳc một đoạn b1. Khi bỏnh xe lăn, điểm B của lốp lần lượt tiếp xỳc với đường ở điểm B2, điểm C ở C2, v.v. Kết quả là bỏnh xe lăn lệch theo hướng AA2, mặt phẳng quay của bỏnh xe vẫn giữ nguyờn vị trớ của mỡnh, do đú sẽ làm với hướng chuyển động của bỏnh xe một gúc l, đường tõm của vết tiếp xỳc trựng với hướng chuyển động cũng làm với
mặt phẳng quay của bỏnh xe một gúc l. Sự lăn của bỏnh xe như vậy gọi là sự lăn lệch và gúc l được gọi là gúc lệch bờn.
Trong quỏ trỡnh bỏnh xe lăn lệch, cỏc phần tử lốp ở khu vực phớa trước của vết tiếp xỳc (khu vực kk trờn hỡnh II.7b) bị biến dạng ngang nhỏ hơn so với cỏc phần tử lốp ở phớa sau (khu vực nn) vỡ vậy cỏc phản lực ngang riờng phần ở phần trước của vết tiếp xỳc sẽ nhỏ hơn ở phần sau. Hợp lực Y của cỏc phản lực ngang cú trị số bằng lực Py và bị dịch chuyển ra phớa sauso với tõm của vết tiếp xỳc một đoạn c1.
Do đú, khi bỏnh xe đàn hồi lăn cú tỏc dụng của lực Py sẽ chịu thờm một mụmen do sự dịch chuyển của cỏc phản lực X và Y so với tõm của vết tiếp xuc của lốp.
Ml = MY’ – MX’ (II.12)
Gúc lệch l phụ thuộc vào trị số lực ngang và gúc nghiờng của bỏnh xe với mặt
phẳng thẳng đứng. Khi lực ngang Py hướng theo phớa nghiờng của bỏnh xe thỡ gúc lệch tăng và ngược lại thỡ gúc lệch giảm.
Cần chỳ ý rằng, khi lực ngang cú giỏ trị nhỏ thỡ sự thay đổi hướng chuyển động của bỏnh xe là do sự biến dạng đàn hồi của lốp. Nhưng khi lực ngang Py tăng dần lờn gần tới giỏ trị của lực bỏm ngang thỡ lốp bắt đầu bị trượt (chủ yếu ở phần sau của vết tiếp xỳc). Nếu lực ngang lớn hơn lực bỏm ngang thỡ lốp sẽ bị trượt ngang hoàn toàn.
Gúc lệch l và lực ngang Py được biểu thị bằng biểu thức sau (khi trị số của Py nhỏ hơn lực bỏm ngang):
Py = k.l (II.13) Trong đú:
Py: Lực ngang tỏc dụng lờn bỏnh xe
l: Gúc lệch bờn của bỏnh xe khi lăn
k: Hệ số chống lệch bờn. Hệ số này phụ thuộc vào kớch thước lốp, kết cấu và ỏp suất lốp.
Sự lăn lệch của bỏnh xe đàn hồi khi cú lực ngang tỏc dụng ảnh hưởng trực tiếp đến tớnh năng dẫn hướng và tớnh năng ổn định của xe.