ĐỘNG LỰC HỌC Ô TÔ
2.1.2 PHẢN LỰC CỦA MẶT ĐƯỜNG
- Thực tế, cả mặt đường và bánh xe không cứng tuyệt đối nên đều bị biến dạng dưới tác dụng của G của ô tô.
- Mặt đường và bánh xe tiếp xúc với nhau ở vô số điểm và tạo nên vùng tiếp xúc. Tại mỗi điểm tiếp xúc trên bánh xe sẽ có một phản lực thành phần tác dụng từ mặt đường. Tổng tất cả các lực thành phần gọi là phản lực tổng hợp từ mặt đường (gọi tắt là phản lực của mặt đường). Phản lực của mặt đường có điểm đặt tại tâm vùng tiếp xúc.
CÁC LOẠI BÁN KÍNH B. XE, KÝ HIỆU CỦA LỐP
1. Bán kính thiết kế (r0) : BK xác định theo kích thước tiêu chuẩn 2. Bán kính tĩnh (rt): đo khi ô tô đứng yên, chịu tải thẳng đứng.
Là khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt đường
3. Bán kính động lực học (rd) : khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng của đường khi bánh xe lăn.
4. Bán kính lăn (rl): Bánh xe giả định, không biến dạng, không trượt lết, trượt quay.
5. Bán kính làm việc trung bình (rb): Kể đến sự biến dạng của lốp.
Không có sai lệch lớn so với bán kính thực tế của bánh xe.
rb = r0
- hệ số kể đến sự biến dạng của lốp.
KÝ HIỆU CỦA LỐP (lấy theo ký hiệu của Nga) 1. Lốp có áp suất thấp:
- Áp suất trong lốp từ (0,8-5)kG/cm2
- Ký hiệu lốp: B-d, ví dụ 9-20, có nghĩa bề rộng lốp 9 insơ và đường kính vành bánh là 20 insơ
2. Lốp có áp suất cao:
- Áp suất trong lốp từ (5-7)kG/cm2
- Ký hiệu: DxB; DxH (B=H; mm hoặc insơ) có nghĩa:
D đ. kính ngoài, B b. rộng, H ch.cao của phần đầu lốp.
3. Ký hiệu khác của lốp:
7.00-16-12 PR:
12 PR có nghĩa là 12 lớp bố (PR= Ply Rating –xếp dày)
P 205/60 R 15:
- P lốp xe du lịch, xe con
- 205 bề rộng của lốp xe tính bằng mm
- 60 là tỉ số giữa chiều cao lốp và chiều rộng lốp - R là loại lốp xe tròn có các lớp bố
- 15 là đường kính vành bánh tính bằng insơ
Để tiện trong nghiên cứu, người ta thường phân tích phản lực của mặt đường thành 3 th. phần : Z, X và Y.
- Phản lực ( Z), còn gọi là lực đỡ, là thành phần có phương vuông góc với mặt đường.
Z1 – Hợp lực của các phản lực vuông góc tác dụng lên các bánh xe trước
Z2 – Hợp lực của các phản lực vuông góc tác dụng lên các bánh xe sau
Z1+ Z2= G.cos
- PL tiếp tuyến (X) – thành phần tác dụng trong mặt phẳng ngang và có phương cùng phương chuyển động của ô tô (phương của trục Ox).
- PL ngang (Y) – thành phần tác dụng trong mặt phẳng ngang và có phương của trục Oy.
a, b,
c,
ĐỐI VỚI BÁNH XE BỊ ĐỘNG
a- Bánh xe đàn hồi lăn trên đường cứng b- bánh xe cứng lăn trên đường b dạng c- bánh xe đàn hồi lăn trên đường b dạng
Px(BX bị động) - lực đẩy của khung đặt tại tâm trục BX, phương // mặt đường, chiều cùng chiều chuyển động.
Ý NGHĨA VỀ NĂNG LƯỢNG CỦA VIỆC NGHIÊN CỨU BÁNH XE ĐÀN HỒI LĂN TRÊN ĐƯỜNG CỨNG
OKA – độ biến dạng của lốp khi tăng tải trọng Gb; AmB- độ biến dạng khi giảm tải trọng. FOkAmB chính là năng lượng bị
tiêu hao do nội ma sát của các phần tử lốp với mặt đường.
ĐỐI VỚI BÁNH XE CHỦ ĐỘNG
(Bánh xe đàn hồi lăn trên đường mềm, cả 2 đều biến dạng)
R là hợp lực pháp tuyến riêng phần từ đường tác dụng lên bánh xe;
T là hợp lực tiếp tuyến; a2 > a1 do mômen quay tác dụng lên bánh xe chủ động và cũng có nghĩa tổn thất cho biến dạng của BX chủ động > BX bị động. Px (BX chủ động) - lực đẩy của khung xe đặt tại tâm bánh xe, chiều ngược chiều chuyển động của xe.
Chú ý: Sự phân bố tải trọng lên các bánh xe phụ thuộc tọa độ trọng tâm.
Biến dạng của lốp nhỏ hơn ở hình a (BX bị động), biến
dạng của đường nhỏ hơn hình b (BX bị động). Gồm: R, T, Px, Gb2, Mk. Cần xét đ. đặt,
phương, chiều, độ lớn.
XÁC ĐỊNH PHẢN LỰC CỦA MẶT ĐƯỜNG
TÁC DỤNG LÊN BÁNH XE TRONG MẶT PHẲNG DỌC
+ Tổng quát:
Lấy PT mômen cân bằng tại điểm tiếp xúc để tính Z1, Z2:
Z1=
Z2 =
L
h P h
P P
G fr
b
Gcos( b) ( sin j ) g m. m
L
h P h
P P
G fr
a
Gcos( b) ( sin j ) g m. m
Trong đó:
Pj - lực quán tính khi ô tô chuyển động không ổn định;
Pm= Gm(fcos sin ); f - hệ số cản lăn;
rb - bán kính làm việc trung bình của bánh xe;
Mf1 + Mf2 = Mf = G.f.rb.cos; Mj1, Mj2 nhỏ bỏ qua.
+ Khi xe CĐ ổn định trên đường nằm ngang, kh. k. móc
Z1=
Z2=
L
h P fr
b
G( b) g
L
h P fr
a
G( b ) g
+ Khi xe đứng yên trên đường nằm ngang Z1=
Z2 =
Pj= 0 Pi= 0 Pm =0
= 0
L b G.
L a G.
P= 0
= 0
XÁC ĐỊNH PHẢN LỰC CỦA MẶT ĐƯỜNG
TÁC DỤNG LÊN BÁNH XE TRONG MẶT PHẲNG NGANG + Tổng quát ô tô quay vòng trên đường nghiêng ngang:
Có 7 loại lực và mômen tác dụng như sau:
- G (điểm đặt, phương, chiều, độ lớn)
- Pm (l. k. móc, đặt tại móc, phương//mđ, chiều ngược cđ , Pm=n.Q.)
- Pl.tâm (đặt tại Tr tâm, phương, chiều: ly tâm, độ lớn = G.v2/g.R)
- Phản lực 2 bánh trước (phải và trái) cầu trước: Z1’, Z1’’
- Phản lực 2 bánh sau (phải và trái) của cầu sau: Z2’, Z2’’
- Phản lực ngang tác dụng lên bánh xe bên phải, bên trái cầu trước Y1’, Y1’’ và cầu sau Y2’, Y2’’
- Mômen quán tính (Mjn) của các phần quay của động cơ và hệ thống truyền lực tác dụng trong mặt phẳng ngang.
XÁC ĐỊNH:
- Tổng phản lực t. dụng lên 2 bánh bên phải Z’’= Z1’’+ Z2’’
- Tổng phản lực t. dụng lên 2 bánh bên trái Z’= Z1’ + Z2’’
(thông qua việc lập PT CB mômen với điểm O1và O2 là giao tuyến của đường với mp thẳng đứng đi qua trục bánh xe bên phải và bên trái).
- T. lực ngang ở 2 b. trước:Y1=Y1’+ Y1’’=
(Lập PTCB mômen đối với A là giao tuyến của đường với mp thẳng đứng đi qua trục bánh xe sau).
-T. Lực ngang ở 2 b. sau:Y2=Y2’+Y2’’=
(Lập PTCB mômen đối với B là giao tuyến của đường với mp thẳng đứng đi qua trục bánh xe trước).
(lm khoảng cách từ điểm đặt móc kéo đến điểm A).
L
l P b
P
Gb.sin l .cos m m cos
L
L l
P a
P
Gasin l .cos m( m )cos
XÁC ĐỊNH PHẢN LỰC LÊN BÁNH XE TRONG MẶT PHẲNG NGANG KHI Ô TÔ ĐỨNG TRÊN DỐC NGHIÊNG NGANG
(không kéo móc)
- Trường hợp này: Plt = 0; Pm= 0
cos sin
,
hg
B G B
Z G
cos sin
, ,
hg
B G B
Z G
- Các phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh xe bên phải và bên trái được xác định:
B- chiều rộng cơ sở của xe (bánh trước= bánh sau), xe 1 cầu sau chủ động
2.1.3. LỰC CẢN DỐC (Pi)
Là lực xuất hiện khi xe đi trên đường dốc. Khi đó trọng lượng G phân thành 2 thành phần Gcos - trọng lượng bám (lực ép) và lực cản dốc Gsin = Pi và có:
- Điểm đặt: tại trọng tâm của xe - Phương: // mặt đường
- Chiều: ngược chiều chuyển động - Độ lớn: Pi= G.sin
Chú ý: Dấu cộng khi xe lên dốc.
Dấu trừ khi xe xuống dốc.