2.1.3.1.Góc dốc nhỏ và chuyển ựộng lâu dài
Từ công thức tắnh toán trên có thể nhận thấy rằng lực kéo cũng như công suất yêu cầu tại bánh xe cho một liên hợp máy vận chuyển là rất lớn kể cả ựối với góc dốc nhỏ. Do ựó cần phải nghiên cứu xem có những yêu cầu nào ựặt ra cho hệ thống truyền lực của xe ựầu kéo ựể liên hợp máy có khả năng leo dốc thắ dụ các ựoạn ựường dốc không còn là những cản trở giao thông nữạ
Trên hình 2.2. giới thiệu quan hệ giữa các thành phần công suất yêu cầu khối lượng xe ựầu kéọ Với giả thiết khối lượng rơ moóc bằng 75% khối lượng xe kéo, nghĩa là mA/m = 0,75 thì công suất khắc phục cản lăn và cản dốc sẽ phụ thuộc trực tiếp vào khối lượng xe kéo, trong khi phần công suất khắc phục cản không khắ chỉ phụ thuộc gián tiếp vào khối lượng rơ moóc thông qua diện tắch mặt cắt ngang. [1]
Hình 2.2: Các thành phần công suất bánh xe yêu cầu (FR + FSt).v và FL.v khi LHM chuyển ựộng trên dốc với vận tốc v = 80 km/h
2.1.3.2. Khả năng vượt dốc ở vận tốc nhỏ
Khả năng vượt dốc ở vận tốc nhỏ của liên hợp máy kéo rơ moóc kém hơn rất nhiều so với xe ựơn lẻ. để tắnh toán góc dốc cực ựại mà liên hợp máy có thể vượt qua chỉ cần chú ý ựến lực cản lăn và lực cản dốc. Lực cản
không khắ do vận tốc nhỏ nên không ựáng kể, lực cản tăng tốc cũng rất nhỏ và chỉ xuất hiện khi khởi hành. để có thể khắc phục lực cản lăn và lực cản dốc cần có ựủ lực kéo tại bánh xe và khả năng bám của bánh xe với mặt ựường cũng phải ựủ lớn ựể có thể truyền ựược lực tiếp tuyến.
2.1.3.3. Lực kéo yêu cầu
Nếu ựưa vào tỷ lệ khối lượng mA/m có thể tắnh ựược lực kéo yêu cầu trên một ựơn vị khối lượng xe:
(2.12)
Thông số này cần thiết ựể xác ựịnh khả năng leo dốc ở vận tốc chậm. Trên hình 2.3 trình bày quan hệ của khả năng leo dốc phụ thuộc vào tỷ lệ mA/m và Z/m. [1]
Hình 2. 3: Ảnh hưởng của khối lượng xe kéo và rơ moóc ựến khả năng leo dốc của LHM vận chuyển.
2.1.3.2. Tỷ số truyền lớn nhất của xe kéo
Lực kéo tại bánh xe tương ứng với mô men cực ựại ựó cho của ựộng cơ phụ thuộc vào tỷ số truyền giữa ựộng cơ và bánh xẹ Trên các hộp số phân cấp lực kéo lớn nhất ựạt ựược tại tỷ số truyền cao nhất, tương ứng với số 1:
Trong ựó: iG1 - tỷ số truyền tại số 1; iA- tỷ số truyền của cầu chủ ựộng; ηkỜ Hiệu suất trung bình của hệ thống truyền lực; r Ờ bán kắnh tĩnh học của bánh xe
Thay thế các thành phần lực cản và cân bằng với lực kéo yêu cầu có thể tắnh ựược tỷ số truyền yêu cầu tại số 1: [1]
(2.14)
Trên hình 2.4 giới thiệu một thắ dụ. Theo ựó với tỷ lệ mA/m= 0,1 và tỷ số truyền chung tại số 1 là iG1.iA=11,5 thì liên hợp máy vận chuyển có thể leo dốc với ựộ dốc p=12%, còn muốn leo dốc p= 18% thì cần tỷ số truyền chung iG1.iA= 16,6
Hình 2.4: Tỷ số truyền lớn nhất phụ thuộc vào tỷ lệ mA/m khi leo dốc với p =12% và p= 18%
2.1.3.3. Khả năng bám giữa bánh xe với mặt ựường
Kể cả khi tăng tốc ựủ lực chủ ựộng, một xe chỉ có thể vượt dốc nếu hệ số bám dọc của các cầu chủ ựộng không vượt qua hệ số bám cực ựại giữa bánh xe với mặt ựường. Hệ số bám dọc là tỷ lệ giữa lực tiếp tuyến với tải trọng thẳng ựứng tại các cầu: [1]
j = v,H ( v Ờ cầu trước, H- cầu sau) (2.15) Nếu xe kéo là xe một cầu chủ ựộng thì có thể xác ựịnh lực tiếp tuyến khi vượt dốc với vận tốc chậm cho các trường hợp sau:
- Cầu trước chủ ựộng: FXV= (G + GA)P+(FZH + FZA)fR
- Cầu sau chủ ựộng: FXH= (G + GA)P+(FZV + FZA)fR
Các lực pháp tuyến tại xe kéo
(2.16)
(2.17) Và tại rơ moóc
(2.18) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
FDX và FDZ là các lực dồn moóc theo phương dọc và phương ựứng, tác ựộng vào ựiểm kết nối giữa xe kéo và rơ moóc.
Lực dồn moóc tĩnh FDZ, t là lực thẳng ựứng tại ựiểm kết nối trong trạng thái LHM ựứng yên trong mặt phẳng ngang, cũng thường ựược gọi là lực tựa tĩnh.
Các thành phần lực dồn moóc ựược tắnh trong trường hợp leo dốc chậm như sau
FDX= GAP + FZA.fR (2.19)
(2.20)
Nếu bỏ qua lực cản lăn của LHM và sự thay ựổi tải trọng lên cầu do các lực dồn moóc có thể tắnh gần ựúng các hệ số bám dọc trong các trường hợp:
- Cầu trước chủ ựộng: (2.21) - Cầu sau chủ ựộng: (2.22) 2.2 Tắnh chất phanh LHM vận chuyển
An toàn chuyển ựộng của ô tô và chuyên dụng ựược xác ựịnh bởi khả năng dừng nhanh nhất có thể trong trạng thái nguy hiểm mà không lệch khỏi quĩ ựạo cho trước. đối với dạng phanh như vậy, dạng phanh hãm sẽ xuất hiện sự khác nhau giữa ô tô ựơn lẻ và ô tô kéo rơ moóc. Tắnh chất phanh của ô tô kéo rơ moóc hay cũn gọi là ựoàn xe trở nên xấu ựi nhiều so với ô tô ựơn lẻ do hai nguyên nhân sau:
- Khi thiết kế hệ thống phanh ô tô ựầu kéo chỉ quan tâm ựến khả năng phanh của bản thân ô tô ựó
- Trong nhiều trường hợp, hệ thống phanh của rơ moóc hoạt ựộng chưa phù hợp.
Tắnh chất phanh của LHM vận chuyển sẽ ựược nghiên cứu theo một số vấn ựề dưới ựây và so sánh với tắnh chất phanh khi ô tô hoạt ựộng riêng lẻ. đối tượng nghiên cứu là một LHM kéo rơ moóc một cầu và hệ thống phanh rơ moóc là hệ thống phanh dồn moóc hoạt ựộng hoàn hảo theo luật ựịnh. Ngoài ra còn nghiên cứu hoạt ựộng của thiết bị phanh dồn moóc với tải trọng xuất hiện khi phanh và ựặt ra các yêu cầu ựể ựảm bảo hoạt ựộng như mong muốn của hệ thống.
2.2.1. Tắnh chất bám của bánh xe với mặt ựường khi phanh
Tắnh chất phanh của ô tô ựơn lẻ hay ựoàn xe phụ thuộc chủ yếu vào tắnh chất bám của các bánh xe hay cầu xe với mặt ựường. Hệ số bám của một cầu xe khi phanh ựược xác ựịnh bằng tỷ số giữa lực tiếp tuyến với tải
trọng bánh xẹ Trong trường hợp chỉ có lực tác dụng là lực phanh thì hệ số bám sẽ là: [1]
j = V, H, A (2.23) Trong ựó V,H,A lần lượt là cầu trước, cầu sau, cầu moóc
để ựạt ựược gia tốc chậm dần khi phanh lớn cũng như mức ựộ phanh lớn,
(2.24) cần thiết có lực phanh Bj lớn, có nghĩa là ộj cũng phải lớn, tuy nhiên không ựược phép vượt quá hệ số bám cực ựại giữa lốp xe với mặt ựường. Thỏa món ựiều kiện ựó bánh xe không bị bó cứng, xe không bị lệch ngang. Nếu muốn một xe nhiều cầu ựạt ựược mức ựộ phanh cực ựại trên mặt ựường có hệ số bám cực ựại ộh ựã cho thì các giá trị hệ số bám ội tại tất cả các cầu ựều phải bằng giá trị ộh. Trong trường hợp này ựạt ựược mức ựộ phanh lý tưởng và chất lượng phanh, tỷ lệ giữa mức ựộ phanh có thể ựạt ựược(không bó cứng tại một cầu bất kỳ) với hệ số bám cực ựại ộh sẽ là Zmax/ ộh=1.
Trường hợp này chỉ có thể xảy ra nếu các lực phanh tại mỗi cầu ựược phân bố tương ứng với tải trọng trên cầu ựó, tỷ lệ BJ/FZj phải luôn không thay ựổị Bởi vì tải trọng trên các cầu trong quá trình phanh lại luôn thay ựổi nên với một hệ thống phanh có phân bố lực phanh không ựổi thì trạng thái lý tưởng chỉ ựạt ựược ở một vài chế ựộ phanh riêng biệt. Tại các mức ựộ phanh nhỏ hệ số bám cầu trước sẽ lớn hơn hệ số bám cầu sau do ựó cầu trước sẽ bị bó cứng sớm hơn so với cầu sau khi phanh. Chất lượng phanh ựược tắnh toán cho trường hợp khi LHM vận chuyển có cầu trước bị bó cứng trước theo công thức:
2.2.2. Ảnh hưởng của hoạt ựộng kéo moóc
Sơ ựồ phân bố lực kéo khi phanh LHM vận chuyển ựược trình bày trên hình 2. 5. Lực phanh BA tại rơ moóc ựược ựiều khiển bởi lực rồn moóc FDX. Quan hệ giữa BA và FDX có thể ựược mô tả nhờ tỷ số truyền lực phanh iK
của hệ thống phanh dồn moóc.
BA= iK.FDX (2.26) lv mx Bv FZH lH BH Fzv G FDZ FDZ hk BA FZA lD h mx lA hA l GA FDx . . . . . . . u
Hình 2.5: Phân bố lực tại LHM vận chuyển khi phanh
Theo các qui ựịnh pháp lý[2] thiết bị phanh dồn moóc cần ựược thiết kế sao cho tỷ số truyền lực phanh có giá trị tối thiểu:
iK≥ 5 (2.27)
Từ cân bằng lực theo phương dọc của rơ moóc có thể tắnh ựược lực dồn moóc:
(2.28) Và thành phần thẳng ựứng của lực liên kết:
(2.29)
Sau khi tắnh ựược các thành phần lực liên kết tại moóc kéo có thể tắnh tải trọng lên các bánh xe của liên hợp vận chuyển:
(2.30) (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
(2.31)
(2.32)
Lực phanh của xe kéo ựược tắnh từ cân bằng lực tại xe kéo và tỷ lệ lực phanh i=BH/(BV + BH):
(2.33)
(2.34) Từ lực phanh và tải trọng trên các cầu có thể xác ựịnh ựược hệ số bám trên mỗi cầu và mức chất lượng của quá trình phanh.
2.2.3 Ảnh hưởng của các thông số liên hợp vận chuyển
Tắnh chất phanh của một liên hợp vận chuyển có thể ựánh giá theo hệ số bám ộv của cầu trước bởi vì ộv luôn biểu hiện mức ựộ xấu của tắnh chất phanh. Một số ảnh hưởng của các thông số xe kéo và rơ moóc ựến tắnh chất phanh sẽ ựược phân tắch dưới ựâỵ
2.2.3.1. Các thông số xe kéo
Trên hình 2.6 giới thiệu ảnh hưởng của một số thông số xe kéo ựến hệ số bám cầu trước ộv trên thắ dụ một xe kéo có z= 0,6
Từ công thức (2.23) thấy rằng khi giảm tải trọng FZ,V thì lực phanh Bv
cũng giảm ựể ộv không lớn quá. BV có thể giảm theo tỷ lệ với BH bằng cách tăng tỷ lệ lực phanh ị
Hình 2.6a - Cho thấy ộv giảm rõ ràng khi tăng ị Theo ựó có thể chọn mức phanh lý tưởng z= 0,6 tương ứng i≈ 0,46
Hình 2.6b- giới thiệu ảnh hưởng của khoảng cách ựiểm móc u ựến ộv
khi i= 0,24 và i= 0,31. Như ựó biết, ựối với một xe kéo phân bố lực phanh sẽ thay ựổi khi thay ựổi sự chất tảị Nếu xe kéo ựược trang bị hệ thống ựiều hòa lực phanh phụ thuộc tải trọng thì lực phanh tại cầu sau theo tỷ lệ với cầu trước tương ứng tọa ựộ trọng tâm sẽ thay ựổi theo mức chất tảị Sự thay ựổi tải trọng các cầu trên xe kéo do lực liên kết FDZ càng nhỏ. Khi tỷ lệ U/l nhỏ hơn. (Hình 2.5 và công thức 2.30, 2.31).
Hệ số ộv giảm nhẹ khi dịch chuyển trọng tâm về phắa cầu trước (Hình 2.6.a). Tỷ lệ lH/l sẽ phù hợp với tỷ lệ phân bố lực phanh i sao cho có trạng thái phanh lý tưởng ở trạng thái chất tải Zid=0,8. Trọng tâm càng gần cầu trước thì tải trọng tĩnh trên cầu trước càng lớn và sự thay ựổi tương ựối của tải trọng lên cầu do hoạt ựộng kéo moóc càng nhỏ. đồng thời ộv cũng giảm. Ảnh hưởng của chiều cao ựiểm móc hk ựược trình bày trên hình 2.5. hK
càng lớn làm tăng cánh tay ựòn của lực dọc tại ựiểm móc FD,X, dẫn ựến làm tăng tải trọng cầu trước và hệ số bám ộv sẽ nhỏ ựị
Hình 2. 6. Ảnh hưởng của các thông số xe kéo
a, Tỷ lệ lực phanh i b, Khoảng cách ựiểm móc ựến cầu sau u c, Vị trắ trọng tâm lH/l d, Chiều cao ựiểm móc hK
e, Tỷ lệ chiều cao trọng tâm với khoảng cách cầu h/l
Tỷ số h/l không ảnh hưởng nhiều ựến ộv (H2.6e). Trọng tâm thấp chỉ làm giảm ộv rất ắt. [1]
Như vậy, về phắa xe kéo chỉ có thể mong ựợi việc cải thiện ựáng kể tắnh chất phanh nhờ thay ựổi tỷ lệ lực phanh. Ngoài ra có thể làm nhỏ tỷ lệ U/l, tuy rằng tác dụng của việc này không lớn lắm. Trang bị hệ thống ựiều hòa lực phanh theo tải trọng sẽ có lợi vì khi ựó tỷ lệ lực phanh i sẽ ựược làm phù
hợp với vị trắ trọng tâm của xe kéo, hạn chế ựược sự tăng ộv và nhờ ựó ảnh hưởng xấu tổng thể của ộ ựến liên hợp vận chuyển có tải trên xe kéo có thể giảm ựôi chút.
2.2.3.2. Ảnh hưởng của rơ moóc
Ảnh hưởng của các thông số rơ moóc ựến hệ số ộv ựược giới thiệu trên hình 2.7. Từ hình 2.1 và công thức (2.29) có thể thấy lực liên kết FDZ nhỏ nếu mA nhỏ, khoảng cách lD lớn, lực tựa tĩnh FD,Zt nhỏ và trọng tâm rơ moóc ựặt thấp.
Tải trọng ựặt lên cầu xe kéo thay ựổi ắt nếu FDZ nhỏ và ộv cũng không thay ựổi nhiềụ
Hình 2.7. Ảnh hưởng của các thông số rơ moóc
a, Khối lượng mA b, Khoảng cách
e, Tỷ truyền lực phanh của hệ thống phanh rơ moóc iK (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Tỷ số truyền lực phanh của phanh dồn moóc iK có tác ựộng làm giảm
ộv khi tăng iK, mặc dự lực liên kết FD,Z cũng tăng theo, có nghĩa là cũng có tác dụng làm thoát tải cầu trước.
Tuy nhiên ảnh hưởng ựến ộv lại ngược lại bởi vì tỷ số truyền lực iK lớn ựồng nghĩa với lực phanh cầu moóc lớn, nhờ ựó yêu cầu lực phanh nhỏ hơn ựể ựạt ựược mức phanh cho trước. Tại iK lớn hơn, iK > 7 ảnh hưởng của nó nhỏ hơn và ộv hầu như không thay ựổị
2.2.3.3. Mức phanh lý tưởng
Như ựã biết một xe chỉ có thể ựạt ựược mức ựộ phanh lý tưởng nếu hệ số bám trên tất cả các cầu là như nhaụ Khi ựó lực phanh cần ựược phân phối tương ứng với tải trọng trên các cầụ để hệ số bám bằng nhau trên hai cầu ộv = ộH cần thỏa mãn: , , z V V H z H F B B = F (2.35)
Do tải trọng lên bánh xe thay ựổi theo mức ựộ phanh z nên khi xe không kéo moóc, tỷ số V
H
B
B theo công thức (2.35) sẽ là một hàm số của z[1]
Nên trọng tâm của xe kéo do chất tải bị dịch chuyển về phắa sau, thì Bv/BH của xe kéo khi ựó sẽ nhỏ hơn V
H
B
B của xe không chất tải, và còn nhỏ
hơn nữa khi kéo moóc. độ tăng V H
B
B theo z trở nên nhỏ hơn nhiều, và sẽ phụ thuộc vào ảnh hưởng của rơ mooc ựến tải trọng trên các cầu của xe kéo khi phanh. (Hình 2.9) cho thấy ảnh hưởng ựó trong một thắ dụ tắnh toán.
Hình 2.9. Ảnh hưởng của trọng tâm xe kéo khi chất tải
Tại xe kéo lực phanh ựược phân chia từ yêu cầu ổn ựịnh (Cầu trước bó cứng trước cầu sau) sao cho ựạt mức phanh lý tưởng tại z ≈ 0,8. đối với liên hợp vận chuyển kéo rơ moóc một trục thì phân bố như vậy rất không thuận lợi trong toàn vùng mức ựộ phanh.(Hình 2.9)
Phân bố lực phanh V H
B
B theo công thức (2.35) tạo khả năng cho xe kéo ựơn lẻ có mức phanh lý tưởng. đối với liên hợp vận chuyển rơ moóc một trục thì mức phanh theo phân bố lực phanh này chỉ gần với mức phanh lý tưởng, bởi
vì khi ựó hệ số bám của trục rơ moóc ộA trong trường hợp có mức phanh lý tưởng cần phải bằng với hệ số bám trên các cầu của xe kéọ Có nghĩa là: , , , V A H z A z H z V B B F B = F = F (2,36)
Do tải trọng trên cầu mooc giảm khi tăng mức phanh z nên lực phanh BA cũng cần phải giảm theọ Tại các rơ moóc sử dụng phanh dồn, lực phanh trên cầu mooc BA có thể ựược tác ựộng nhờ lực dồn moóc FD,X với tỷ số truyền lực iK(BA= iK. FD,X). để thỏa mãn công thức(2.37) tỷ số truyền lực phanh iK cần ựược xác ựịnh theo công thức: