ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
3.2. TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC VÀ NGANG CỦA Ô TÔ
3.2.2. TÍNH ỔN ĐỊNH ĐỘNG NGANG CỦA Ô TÔ
Có các lực và mô men tác dụng lên ô tô như sau: G = Gsin + G cos; Mjn ; phản lực : Z’(bánh trái), Z”
(bánh phải); phản lực ngang : Y’ và Y” ;
Khi tăng dần đến giới hạn xe sẽ bị lật quanh giao tuyến của MĐ với mp thẳng đứng đi qua trục bánh xe.
Góc gh lật: tg = B/2.hg
- Góc giới hạn và Đkiện mà ô tô bị trượt trước khi lật:
(lập PT hình chiếu các lực lên mp//mặt đường), từ đó xác định được: tg < tg đ
hay y < B/2.hg
- Xác định góc nghiêng ngang giới hạn làm ô tô bị lật đổ hoặc trượt, khi ô tô đứng yên trên đường nghiêng ngang.
tgt = B/2.hg
- Góc giới hạn và điều kiện mà ô tô bị trượt:
tg < tg t hay y < B/2.hg
2, Khi ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang:
Có 9 lực và mô men tác
dung: G, Plt, Pm, Z’, Z’’, Y’, Y’’, Mjn, lực gió ngang,
đường mấp mô…v v
(G, Plt, Pmđều phân thành 2 thành phần như hình vẽ).
- Theo đ. kiện lật đổ:
Ô tô bị lật do góc tăng dần và lực ly tâm ở tốc độ giới hạn Vgh , Z’’= 0 (lật quanh điểm O1)
Từ đó xác định vận tốc giới hạn (nguy hiểm) Vn; Và Vn khi đường nghiêng cùng phía trục quay.
Phương pháp xác định vận tốc giới hạn ngang lật đổ vgh
Cho Z’’= O và thay Plt= G.v2/g.R từ đó suy ra vận tốc giới hạn khi ô tô bị lật đổ.
- Theo điều kiện bị trượt bên (sử dụng hình tr. trước):
Nguyên nhân: do lực Gsin và Plt cos và do sự bám ngang của bánh xe với mặt đường không đảm bảo.
Mục đích: xác định vận tốc giới hạn ngang -Vghn mà ô tô bị trượt bên.
PP tiến hành: lập PT hình chiếu các lực lên mp // mặt đường và thay giá trị lực ly tâm Plt vào, rút gọn để có Vghng
- Trường hợp đường nghiêng cùng phía với trục quay vòng, vận tốc giới hạn ô tô bị trượt bên là :
tg tg v gR
y y
1
- Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang, vận tốc giới hạn ô tô bị trượt bên là:
gR y
v
-Trường hợp ô tô chịu lực gió ngang, đường mấp mô, phanh trên đường trơn, lúc đó bánh xe chủ động chịu 7 lực và mô men:
Mk, Gb2, Px , Pk, Py , Z2, Y.
Khi đó Y và Pk hợp thành R có:
- Điểm đặt: tại tâm tiếp xúc - Phương: // mp đường
- Chiều: cùng chiều ch. động - Gía trị: R Pk2 Y 2
- Px lực đẩy của khung xe;
- Py lực gió ngang.
- Khi phản lực ngang (Y) đạt giá trị cực đại
Lúc đó, Pk càng lớn thì lực ngang càng nhỏ.
Khi Pk = .Gb thì lực ngang Ymax = 0, chỉ cần một lực ngang rất nhỏ tác động vào bánh xe thì sẽ sinh ra trượt, ảnh hưởng đến quay vòng (thiếu – bánh trước trượt; thừa – bánh sau bị trượt).
2 2
2 2
max
max R Pk .Gb Pk
Y
Tóm lại: - Góc dốc giới hạn và vận tốc nguy hiểm tại đó làm ô tô bị lật đổ hoặc trượt bên khi đi tren đường nghiêng ngang, phụ thuộc tọa độ trọng tâm, R và y .
- Khi quay vòng trên đường nghiêng ngang chịu lực gió ngang không nên tăng lực kéo Pk đến hoặc lực phanh đến P sẽ trượt ảnh hưởng không tốt đến quay vòng.
QUAY VÒNG ĐỊNH MỨC, THIẾU, THỪA:
Pjy- lực quán tính ngang quay vòng (Pjy= Gv2/gR);
1, 2- góc lệch bên (góc giữa vết tiếp xúc của lốp bánh trước, lốp bánh sau với mặt đường do lệch bên với mặt phẳng quay của bánh xe);
v1 - vận tốc tịnh tiến của tâm trục trước;
v2 - vận tốc tịnh tiến của tâm trục sau.
a, b,
1 = 2 - ô tô quay vòng định mức (khi có lực ngang Y thì đánh lái để = 1 = 2); O1 - tâm quay tức thời.
1 > 2 - ô tô quay vòng thiếu (bánh trước trượt, ô tô có thể tự giữ hướng nhờ Pjy ngược chiều phản lực ngang Y);
1 < 2 - ô tô quay vòng thừa (bánh sau trượt, Pjy cùng chiều Y ô tô mất khả năng ch động thẳng, phải đánh tay lái ngược lại chiều bị lệch để mở rộng bán kính quay vòng).
Chương 4
TÍNH NĂNG DẪN HƯỚNG CỦA Ô TÔ MỤC ĐÍCH, YÊU CẦU:
1. Nắm chắc nhiệm vụ, chức năng dẫn hướng, đặc biệt khi quay vòng, phanh gấp, hoặc có gió ngang tác dụng;
quay vòng thiếu, quay vòng thừa của ô tô.
2. Lý giải tính ổn định và dao động của bánh xe dẫn
hướng (độ nghiêng ngang, nghiêng dọc của trụ đứng cam quay; các góc doãng, góc chụm, camber, caster) gây ảnh hưởng đến tính năng dẫn hướng của ô tô.
Chú ý:
- Khi nghiên cứu tính năng dẫn hướng của ô tô rất cần quan tâm đến các Hệ thống ổn định điện tử ESC, VDC (ESC- Elictric Stability Control; VDC- vehicle Dynamics control) đang được trang bị cho hầu hết ô tô hiện nay. Hệ thống lái tích cực AFS (Active Front Steering) là một trong số hệ thống điện tử ổn định nói trên.
- Hệ thống lái có khả năng tự động kiểm soát và ổn định quỹ đạo chuyển động của ô tô theo sự điều khiển của người lái khi có ngoại lực tác dụng (khi ô tô đi vào đường vòng, khi phanh gấp, hoặc khi có gió ngang làm mất ổn định hướng chuyển động, nguyên nhân chính gây tai nạn giao thông).
- Hầu hết các Hệ thống ổn định điện tử trên ô tô đời mới hiện nay đều làm việc theo nguyên tắc: cung cấp một mô men ổn định giúp ô tô chuyển động theo đúng quỹ đạo mong muốn của người lái. Mô men này thường có thể được tạo ra do thay đổi giá trị lực dọc ở các bánh xe khác phía.