CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG CHỐNG BÓ CỨNG PHANH ABS TRÊN XE TẢI
2.1. Cơ sở lý thuyết hệ thống ABS
2.1.3. Đặc tính trượt khi phanh
Sự bám của bánh xe với mặt đường được đặc trưng bới hệ số bám bánh xe với mặt đường φ gồm hệ số bám theo phương dọc φx, hệ số bám theo phương ngang φy. Lực phanh cực đại FxMax của bánh xe tỷ lệ thuận với hệ số bám φ và trọng lƣợng của xe G:
28
FxMax P Fz.
Trong đó Pφ - lực bám của bánh xe với mặt đường; Fz - phản lực thẳng từ mặt đường lên bánh xe. Hệ số bám φ phụ thuộc loại, tình trạng mặt đường; kết cấu, vật liệu, độ cứng, áp suất lốp xe; tải trọng lên bánh xe, tốc độ của xe; điều kiện, nhiệt độ làm việc.
Mặt khác khi phanh do tải trọng, phản lực từ mặt đường, mô men tác dụng lên bánh xe thường xuyên thay đổi làm cho lốp xe bị biến dạng, làm xuất hiện hiện tượng trượt cục bộ tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường. Để đánh giá mức độ trƣợt sử dụng khái niệm độ trƣợt λ, đƣợc xác định :
. b
v r
v
Trong đó: v - vận tốc chuyển động của xe; ω - vận tốc góc bánh xe; rb - bán kính làm việc của bánh xe. Độ trƣợt của bánh xe gồm: độ trƣợt dọc λx, độ trƣợt ngang λy.
a) b)
Hình 2.3: Đặc tính trượt thể hiện sự thay đổi hệ số bám dọc x, hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối (a) và đặc tính trượt với các loại đường khác nhau(b).
y x
,
29 Hệ số bám dọcx
Hình 2.4: Mối quan hệ giữa hệ số bám dọc và độ trượt tương đối với các loại lốp
1- Lốp bố tròn chạy trên đường khô;
2- Lốp bố chéo chạy trên đường nhựa ướt;
3- Lốp bố tròn chạy trên đường tuyết;
4- Lốp bố tròn chạy trên đường bằng
Mối quan hệ hệ số bám φ của các loại đường, lốp xe và độ trượt được trình bày trong hình 2.3 và hình 2.4.
- Trong đồ thị hình 2.3a hệ số bám dọc, hệ số bám ngang φy thay đổi theo độ trượt tương đối λ. Khi bánh xe làm việc trong vùng a (vùng ổn định): độ trượt λ tăng thì hệ số bám dọc φx tăng lên nhanh chóng, đạt giá trị cực đại trong khoảng λ = 15
30% và hệ số bám ngang φy có giá trị cao. Nếu bánh xe làm việc trong vùng b (vùng không ổn định): khi độ trƣợt tiếp tục tăng thì hệ số bám dọc φx giảm từ 50
60%, còn hệ số bám ngang φy giảm nhanh hơn, thậm trí nếu λ = 100% (bánh xe trƣợt hoàn toàn) thì hệ số bám ngang φy giảm gần về “0”.
- Trong đồ thị hình 2.3b: hầu hết các loại đường hệ số bám dọc φx đạt giá trị cực đại, hệ số bám ngang φy đạt giá trị khá cao khi độ trượt tương đối λ nằm trong vùng giá trị độ trƣợt tối ƣu.Vì vậy, khi nghiên cứu thiết kế hệ thống phanh và điều khiển quá trình phanh ôtô người ta chọn giá trị độ trượt tối ưu λ = 15 30% là ngưỡng điều khiển gọi là “Điều khiển theo giá trị độ trượt định trước”. Trong thực tế các bánh xe trên cùng 1cầu hay trên cùng một vết cũng làm việc trên mặt đường có hệ số bám φ khác nhau đòi hỏi hệ thống phanh phải có khả năng tự điều khiển sao cho bánh xe làm việc trong vùng độ trƣợt tối ƣu .
30 Hệ số bám ngang YHệ số bám dọc X
X
Y
- Trong hình 2.4: mỗi một loại lốp (kích thước, kết cấu, áp xuất hơi lốp) có đặc tính (biến dạng - độ cứng) khác nhau thì quan hệ giữa φx và λ0 khác nhau vì vậy khi nghiên cứu, tính toán quá trình phanh của xe phải xem xét quan hệ động lực học của xe, bánh xe với đặc tính của từng loại lốp xe. Đồng thời trong quá trình sử dụng không tuỳ tiện thay đổi kiểu, loại lốp xe do nhà thiết kế qui định cho mỗi loại xe.
Hình 2.5: Mối quan hệ φx; φy với λ ứng với góc lệch bên φi
- Khi xe ô tô chuyển động trên đường nghiêng, đường vòng tại bề mặt tiếp xúc của bánh xe với mặt đường luôn xuất hiện phản lực của đường bánh xe (phản lực thẳng đứng Fz, phản lực bên Fy). Do bánh xe đàn hồi nên mặt phẳng đối xứng của bánh xe dịch chuyển đi một đoạn, khi đó đường tâm vết tiếp xúc với phương vận tốc bánh xe tạo thành góc lệch αi gọi là góc lệch bên. Mối quan hệ góc lệch bên αi, φx và φy với λ trong hình 2.5. Ta nhận thấy khi αi tăng thì λ tăng, tính ổn định của xe giảm vì vậy trong trường hợp này phải ưu tiên điều khiển ổn định của xe.