Chương 3. TÍNH TOÁN KIỂM TRA Ô TÔ SAU THIẾT KẾ
3.1. XÁC ĐỊNH CÁC THÀNH PHẦN TRỌNG LƯỢNG VÀ TỌA ĐỘ TRỌNG TÂM CỦA Ô TÔ THIẾT KẾ
3.1.2. Xác định tọa độ trọng tâm ô tô
Tọa độ trọng tâm là thông số quan trọng ảnh hưởng tới khả năng ổn định của ô tô. Vì vậy ta cần xác định tọa độ trọng tâm ô tô theo chiều dọc, ngang, cao ngay cả khi không tải và đầy tải. Để xác định được tọa độ trọng tâm theo ba chiều (ngang, dọc, cao) ta cần biết tọa độ trọng tâm của các cụm chi tiết, tải trọng của người, của bê tông, nước….
3.1.2.1. Xác định tọa độ trọng tâm khi không tải - Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều ngang
Giả thiết các thành phần trọng lượng phân bố đối xứng qua trục dọc ô tô. Do đó, ta không cần phải tính tọa độ trọng tâm theo chiều ngang.
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc của ô tô
Ta có thể xác định tọa độ trọng tâm của xe thiết theo phân bố tải trọng như sau:
Giả sử trọng tâm ô tô thiết kế cách tâm cầu trước một khoảng là a, ta xét cân bằng momen tại O1, ta có:
MO1= 0
G.a - G2.L= 0 Suy ra: a = G2
G . L (3.6) Trong đó:
G2 – Trọng lượng xe phân bố lên cầu giữa và sau khi xe không tải.
G2 = 6292,2 [kG]
L – Chiều dài cơ sở của xe, L = 4780 [mm] = 4,78 [m]
G – Trọng lượng toàn bộ của xe khi không tải, G = 9695 [kG]
Thay các số liệu vào phương trình (3.6) ta được:
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước:
a = GG2 . L = 6292, 2.4,78 3,102
9695 [m]
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu giữa và sau:
b = L – a = 4,78 – 3,102 = 1,678 [m]
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều cao:
Căn cứ vào giá trị các thành phần trọng lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:
.
n i i i g
h G h �G
(3.7)
Trong đó:
hg – Trọng tâm chiều cao khi không tải.
hi – Chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng.
Gi – Trọng lượng các thành phần.
G – Trọng lượng bản thân khi không tải.
Từ phương trình (3.7) ta suy ra
. . . . .
sx sx cb cb bt bt rc rc ph ph
g
G h G h G h G h G h
h G
(3.8)
Bồn trộn được lắp lên xe qua hai thanh dọc sườn xe,khoảng cách từ điểm trên cùng của sát xi đến mặt đất là 1100 [mm],dầm dọc khung đỡ cao 138 [mm], tấm đệm bằng cao su cao 10 [mm].
Trong đó:
hsx – Chiều cao trọng tâm của xe sat xi, hsx = 950 [mm]
hcb – Chiều cao trọng tâm phần khung cắt bỏ, hcb = 950 [mm]
hbt – Chiều cao trọng tâm bồn trộn bê tông
hbt = 1100+10+138+1165 = 2413 [mm]
hph – Chiều cao trọng tâm các chi tiết phụ, hph = 744 [mm]
hrc – Chiều cao trọng tâm của rào chắn cạnh, hrc = 744 [mm]
Gsx – Trọng lượng sat xi ôtô, Gsx= 6665 [kG]
Gbt – Trọng lượng bồn trộn bê tông, Gbt= 2960 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [kG]
Grc – Trọng lượng rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph – Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
G – Trọng lượng của ô tô sau thiết kế, G = 9695 [kG]
Thay tất cả các giá trị vào phương trình (3.8) ta được:
6665.950 50.950 2960.2413 80.744 40.744
1394,12
g 9695
h [mm]=1,394 [m]
3.1.2.2. Xác định tọa độ trọng tâm khi đầy tải - Xác định tọa độ trọng trâm theo chiều ngang
Giả thiết các thành phần trọng lượng phân bố đối xứng qua trục dọc ô tô. Do đó, ta không cần phải tính tọa độ trọng tâm theo chiều ngang.
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều dọc ô tô + Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu trước:
0 02 0
17696
. .4780 3570,57
23690 a G L
G [mm] = 3,571 [m]
Trong đó:
G02 – Trọng lượng phân bố lên cầu sau của ô tô thiết kế khi đầy tải. G02
=17725[kG]
G0 – Trọng lượng ô tô thiết kế khi đầy tải, G0= 23690 [kG]
L – Chiều dài cơ sở của xe thiết kế, L = 4780 [mm]
+ Khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm cầu sau:
b0 = L - a0 =4,780 – 3,571 = 1,209 [m]
- Xác định tọa độ trọng tâm theo chiều cao
Căn cứ vào giá trị các thành phần trọng lượng và tọa độ trọng tâm của chúng, ta xác định chiều cao trọng tâm của ô tô theo công thức:
0
0
.
n i i i g
h G h �G
(3.9) Trong đó:
hg0 – Trọng tâm chiều cao của ô tô thiết kế khi đầy tải.
hi – Chiều cao trọng tâm các thành phần trọng lượng.
Gi – Trọng lượng các thành phần.
G0– Trọng lượng toàn bộ ô tô thiết kế khi đầy tải.
Từ phương trình (3.9) ta được
0
0
. . . .
sx sx cb cb bt bt rc rc ph ph Q Q n n kl kl
g
G h G h G h G h G h G h G h G h
h G
(3.10)
Trong đó:
hsx – Chiều cao trọng tâm của xe sat xi, hsx = 950 [mm]
hcb – Chiều cao trọng tâm phần khung cắt bỏ, hcb = 950 [mm]
hbt – Chiều cao trọng tâm bồn trộn bê tông
hbt = 1100+10+138+1165 = 2413 [mm]
hph – Chiều cao trọng tâm các chi tiết phụ, hph = 744 [mm]
hrc – Chiều cao trọng tâm của rào chắn cạnh, hrc = 744 [mm]
hQ – Chiều cao trọng tâm bê tông, giả sử bồn chứa đầy bê tông.
hQ=1080+120+10+668=1916 [mm]
hkl – Chiều cao trọng tâm kíp, hkl = 1325 [mm]
hn – Chiều cao trọng tâm bồn nước.
hn= 1100+10+138+305= 1553 [mm]
Gsx – Trọng lượng sat xi ôtô, Gsx= 6665 [kG]
Gbt – Trọng lượng bồn trộn bê tông, Gbt= 2960 [kG]
Gcb – Trọng lượng phần khung xe cắt bỏ, Gcb = 50 [kG]
Grc – Trọng lượng rào chắn cạnh, Grc = 80 [kG]
Gph – Trọng lượng các chi tiết phụ, Gph = 40 [kG]
Gn – Trọng lượng nước trong bình chứa, Gn = 600 [kG]
GQ – Trọng lượng bê tông, GQ = 13200 [kG]
Gkl – Trọng lượng kíp lái, Gkl = 195 [kG]
G0 – Trọng lượng đầy tải của ô tô thiết kế, G0 = 23690 [kG]
Thay tất cả các giá trị vào phương trình (3.10) ta được:
0
6665.950 50.950 2960.2413 80.744 40.744 13200.1916 600.1553 195.1325 23690
hg
0
hg = 1688,4 [mm] = 1,688 [m]
Kết quả tính toán chiều cao trọng tâm được thể hiện ở trong bảng 3 – 3.
Bảng 3 – 3 Kết quả tính toán tọa độ trọng tâm ô tô thiết kế Các trường hợp
tính toán
Thông số
a (m) b (m) hg (m)
Khi không tải 3,102 1,678 1,394
Khi đầy tải 3,571 1,209 1,688