Tiểu luận môn học Động lực học ô tô máy kéo

Tiểu luận môn học Động lực học ô tô máy kéo “Ôtô sơmi rơmoóc” là chỉ những loại xe cơ giới chuyên chở hàng hóa hoặc chở người mà thùng xe là sơ mi rơ moóc được thiết kế nối với ôtô đầu kéo và truyền một phần trọng lượng đáng kể lên ôtô đầu kéo và đầu kéo không có bộ phận chở hàng hóa hoặc chở người (đầu kéo là ôtô có cấu tạo giá đỡ để móc với sơmi rơmoóc thành ôtô sơmi rơmoóc)

CHƯƠNG 2 : Các loại đoàn xe 4

CHƯƠNG 2: CÁC LOẠI ĐỒN XE

Theo điều lệ báo hiệu đường bộ 22TCN 237-01

- “Ơtơ sơ-mi rơ-moĩc” là chỉ những loại xe cơ giới chuyên chở hàng hĩa hoặc chở

người mà thùng xe là sơ mi rơ moĩc được thiết kế nối với ơtơ đầu kéo và truyền mộtphần trọng lượng đáng kể lên ơtơ đầu kéo và đầu kéo khơng cĩ bộ phận chở hànghĩa hoặc chở người (đầu kéo là ơtơ cĩ cấu tạo giá đỡ để mĩc với sơ-mi rơ-moĩcthành ơtơ sơ-mi rơ-moĩc)

- “Moĩc” là chỉ phương tiện vận tải khơng tự di chuyển được

- “Ơtơ kéo moĩc” là ơtơ đầu kéo hoặc ơtơ sơ-mi rơ-moĩc được mĩc nối với một

hoặc trên một moĩc;

2.1 Loại rơmoĩc

- Theo điều lệ trên thì rơmoĩc chỉ là phương tiện vận tải khơng di chuyển được mà nĩ

cĩ thể đứng tại chỗ trên các bánh xe hoặc vừa trên bánh xe và các thanh chống

Điều quan trọng là trọng lượng của nó không phân bố lên trên xe kéo Ta có các loạirơmoóc sau:

Hình 2.1: Loại rơmoóc đỗ trên bánh xe và có bàn xoay để thay đổi hướng di chuyển

Hình 2.2: Loại rơmoóc dùng để kéo sơmirơmoóc

Hình 2.3 Xe kéo vừa kéo rơmoóc dùng để kéo sơmi rơmoóc

- Xe kéo moóc(rơmoóc) là loại xe đầu kéo hoặc ôtô khách hay xe dulịch cũng có thể trở thành xe kéo moóc

Hình 2.4: Xe tải đơn có móc kéo ở sau để kéo moóc

Hình 2.5: Xe bán tải kéo theo moóc.

Hình 2.6: Xe Bus kéo theo moóc

2.2 Loại sơmi rơmoóc

- Theo điều lệ 22TCN 237-01 thì sơmi rơmoóc bao gồm 2 phần: đầu kéo và sơmi rơmoóc

Hình 2.7: Đầu kéo có giá đỡ để móc sơmi rơmoóc.

Hình 2.8: Sơmi rơmoóc

Hình 2.9: Xe sơmi rơmoóc đơn và đôi

Hình 2.10: Xe sơmi rơmoóc đôi chở gỗ.

CHƯƠNG 3: ĐỘNG LỰC HỌC RƠ MOÓC

3.1 CÁC LỰC TÁC DỤNG LÊN RƠ MOÓC

G, Gm: Trọng lượng đầu kéo và moóc

L1, L2: Chiều dài cơ sở đầu kéo và moóc

a1, b1, a2, b2: Khoảng cách từ trọng tâm đến trục bánh xe trước và sau của đầu kéo và moóc

hG, hGm: Tọa độ trọng tâm theo chiều cao của đầu kéo và moóc

hw1, hw2: Khoảng cách từ điểm đặt lực cản không khí đến mặt đường của đầu kéo và moóc:

hw = hG

hm: Khoảng cách từ điểm đặt lực kéo moóc đến mặt đường

a: Góc dốc của đường trong mp dọc

f: Hệ số cản lăn của mặt đường

Pf = Z.f: Lực cản lăn

Pi = Gsin: Lực cản lên dốc

Pj: Lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định

Pm = Gm(fcos + sin): Lực cản ở moóc kéo

Z1, Z2, Z3, Z4 : Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe trước vàsau của đầu kéo và moóc

Mj1, Mj2, Mj3, Mj4 : Moment cản quán tính của bánh xe, có trị số nhỏ nên bỏ qua

Mf1, Mf2, Mf3, Mf4 : Moment cản lăn ở bánh xe trước và sau của đầu kéo và moóc

f1 f 2 f b f3 f 4 m m b

Mf, Mm: Tổng moment cản cản lăn ở bánh xe của đầu kéo và moóc

rb: Bán kính bánh xe của đầu kéo và moóc

3.2 ĐỘNG HỌC RƠMOÓC TRÊN MẶT PHẲNG DỌC

3.2.1 Phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe

Hình 3.2: Sơ đồ lực tác dụng lên Rơmoóc trên mặt phẳng dọc

a Đối với đầu kéo:

1

1 b w1 j1 G m m 2

1

m 2 b m m w2 j2 Gm m 3

2

m 2 b m m w2 j2 Gm m 4

2

P G f cos sin P P

G cos b f.r Gsin P P h P hZ

L

G cos a f.r Gsin P P h P hZ

L

G cos b f r h G sin P P h hZ

L

G cos a f r h G sin P P h hZ

+ Xe chuyển động ổn định trên đường nằm ngang:

1

1 b w1 G m m 2

1

m 2 b m w2 Gm m 3

2

m 2 b m w2 Gm m 4

Ta có: Pj = 0,  = 0 nên Pi = 0 và Pw = 0

1 1

1 1 2

1

m 2 3

2

m 2 4

2

GbZ

LGaZ

L

G bZ

L

G aZ

Để xác định góc dốc giới hạn mà xe bị lật đỗ khi đứng quay đầu lên dốc, ta lập phương trìnhmôment của tất cả các lực đối với điểm O2 rồi rút gọn với Z1 = 0 sẽ được:

 1 b  w1 j1 G m m 1

 1 b m m w G 2

a1, a2: Góc dốc giới han xe bi lật đổ khi đứng quay đầu lên, xuống dốc

f: Hệ số cản lăn

+ Xe chuyển động lên dốc với vận tốc nhỏ và ổn định:

Ta có: Pj = 0, Pw = 0 và lực cản lăn nhỏ nên Pf = 0

1 1

G m m

Gbtg

 

+ Xe chuyển động xuống dốc với vận tốc nhỏ và ổn định:

Ta có: Pj = 0, Pw = 0 và lực cản lăn nhỏ nên Pf = 0

1 2

G m m

Gbtg

 

Sự mất ổn định dọc tĩnh của xe không chỉ do sự lật đỗ dọc mà còn do sự trượt trên dốc dokhông đủ lực phanh hoặc do bám không tốt giữ bánh xe và đường Trong trường hợp này để tránhcho xe khỏi bị trượt lăn xuống dốc, ta thường bố trí phanh ở các bánh xe Khi lực phanh lớn nhấtđạt đến giới hạn bám, xe có thể bị trượt xuống dốc, góc giới hạn bị trượt được xác định như sau:

p max t 2

Trong đó:

Ppmax: Lực phanh lớn nhất đặt ở bánh xe sau

: Hệ số bám dọc của bánh xe với mặt đường

Z2: Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe

Ta có:

1 b w1 j1 G m m 2

Ta có: Pj = 0, Pw = 0 và lực cản lăn nhỏ nên Pf = 0

1 1

1 G m m

a Gtg

Tương tự xe chuyển động xuống dốc với vận tốc nhỏ và ổn định:

Lên dốc:

1 1 1

3.3 ĐỘNG HỌC RƠMOÓC TRÊN MẶT PHẲNG NGANG

3.3.1 Phản lực thẳng góc tác dụng lên các bánh xe

G vP

g R

v: Vận tốc chuyển động rơmoóc

R: Bán kính quay vòng

g: Gia tốc trọng trường

b: Góc nghiêng ngang mặt đường

Z’, Z”: Các phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh phải và trái ở các cầu củaRơmoóc

Y’,Y”: Các phản lực ngang của đường tác dụng lên bánh phải và trái ở các cầu củaRơmoóc

YY: Trục quay vòng

Mjn: Moment của các lực quán tính tiếp tuyến các phần quay của động cơ, httl tác dụngtrong mp ngang (có thể bỏ qua)

lm: Khoảng cách từ điểm đặt lực kéo moóc đến giao tuyến mặt đường với mp thẳng đứngqua trục bánh xe sau

+ Xe đứng yên trên dốc nghiêng ngang: (Pl = 0)

m m đ

Gsin  G sin  Y Y  Z Z   G cos  G cos fTrong đó:

βφ: Góc dốc giới hạn mà xe bị trượt

y: Hệ số bám ngang giữa xe và đường

Rút gọn ta được:

3.4 ĐỘNG HỌC RƠMOÓC KHI QUAY VÒNG

3.4.1 Theo điều kiện lật đổ

Y

R

Hình 3.4: Sơ đồ lực tác dụng lên Rơmoóc khi quay vòng

Ngoài các lực tác dụng khi xe đang chuyển động trên đường nghiêng ngang, xe còn chịu tácdụng của lực ly tâm Pl đặt tại trọng tâm xe (trục quay là YY) Lực Pl phân ra làm hai thành phần

do góc nghiêng β Khi góc β tăng dần, đồng thời dưới tác dụng của lực Pl xe sẽ bị lật đỗ quanh mặtphẳng đi qua O1 (là giao tuyến giữa mặt đường và mặt phẳng thẳng góc qua trục bánh xe bênphải) ứng với vận tốc giới hạn và hợp lực Z” = 0 Khi xe quay vòng ta xem như xe đang chuyểnđộng quanh sườn đồi

G vP

g R

 vào công thức trên và rút gọn:

2 n

3.4.2 Theo điều kiện trượt biên

Khi quay vòng trên đường nghiêng ngang, xe có thể bị trượt dưới tác dụng của thành phần lực Gsinβ, Gmsinβ và Pl cosβ do điều kiện bám ngang của bánh xe và đường không đảm bảo

y: Hệ số bám ngang của đường và bánh xe

3.5 ĐỘNG HỌC RƠMOÓC KHI PHANH

Hình 3.5: Sơ đồ lực tác dụng lên Rơmoóc khi phanh

a Đối với đầu kéo:

1 2 j1 f1 f 2 p1 p2 w1 m

1

1 b j1 G m m 2

1

m 2 b m p3 p4 m j2 Gm m 3

2

m 2 b m p3 p4 m j2 Gm m 4

CHƯƠNG 4: ĐỘNG LỰC HỌC SƠMI RƠ MOÓC

4.1 Các lực tác dụng lên sơmi rơ moóc:

a Tải trọng của đầu kéo và sơmi rơ moóc: W1, W2

b Tải trọng phân bố lên cầu trước sau đầu kéo và sơmi rơ moóc: Wf, Wr, Ws

c Tải trọng sơmi rơ moóc tác động lên đầu kéo: Whi

d Lực dọc trục do sơmi rơ moóc tác động lên đầu kéo: Fhi

e Các lực cản lăn mặt đường tác động lên cầu trước, sau của đầu kéo, sơmi rơ moóc: Rrf, Rrr,

Rrs

f Lực quán tính của đầu kéo và sơmi rơ moóc: Pj1, Pj2

g Lực cản gió tác dụng lên đầu kéo, sơ mi rơ moóc: Ra1, Ra2

h Lực kéo trên cầu chủ động: Fk

i Lực ly tâm tác dụng lên đầu kéo và sơmi rơ moóc: Flt1, Flt2

4.2 Các kích thước tính toán:

a Khoảng cách giữa cầu trước và cầu sau của đầu kéo: L1

b Khoảng cách giữa cầu trước đến trọng tâm xe: a

c Khoảng cách giữa cầu sau đến trọng tâm xe: b

d Khoảng cách giữa cầu sau và mâm xoay của sơmi rơ moóc: L2

e Chiều cao trọng tâm đầu kéo: h1

f Chiều cao điểm đặt lực gió tác dụng lên đầu kéo: ha1

g Chiều cao trọng tâm sơmi rơ moóc: h2

h Chiều cao điểm đặt lực gió tác dụng lên sơmi rơ moóc: ha2

i Khoảng cách từ mâm xoay đến cầu sau đầu kéo: d1

k Khoảng cách từ mâm xoay đến trọng tâm sơmi rơ moóc: d2

4.3 Khi xe chuyển động trên đường thẳng:

Hình 4.1: Xe chuyển động thẳng

a/ Đối với đầu kéo:

.L R h P h F h W b W d W

W W W W

hi hi

j a a f

hi r f

(4.1)b/ Đối với sơ mi rơ moóc:

.

2 2 2 2 2 3 2 2 2

2 2 2

d L W h F h R h P L W

R R P F

W W W

h i a a j

h i

rs a j

h i s

h i

(4.2)c/ Đầu kéo và sơ mi rơ moóc kết hợp:

) (

) ( 1 2 1 2 1 1 2 1 2 1 2 1 2 2 2

1

d L W d L W h h h h d L W d L L W W W W W W

j j a a r f s r f

2

3 1

3 0 2

2 1

1 1

1 1 1

1 3

2

1 1

3 3

2 3

3 2

2 1

3 1

1 3

2 1

2 1

1 3

2 2

1 2

1 1

3 1

3 2

2 1

3 2

3 3

2 3

2 2

3 2

1 2

3 2

2 1

1

3 2

3 2

2 3

2 2

3 2

2 2

)

(

) (

(

.

).

(

) ) (

( )

(

)

(

) (

)

(

) (

1 )

3 2

(

) ) (

( 1

).

3 2

(

) (

)

(

1 ).

3 2

(

)

).

(

1

1 1 1

1 )

sin

c os (

.

) (

) (

)

s in

c os

sin

(

L f

h L

h d

h h

R L

h R

L h P

L f

h L

L d

h h

h h

f h

L P

L f

h L

d h

d d

L d

L f

h d

L L

W L

a W

W

L f

h L

h d

h h

R L

f h

L

d h

h h

h h

f h

L P

L f

h L

h d

d d

f h

L W

L

h Pj

ha Ra

h b

W W

f h

L

h h

P h

h R

h d

h W

W

a a

a a

j

j r

a a

j f

j a

a s

Hình 4.2: Xe chuyển động lên dốc

a/ Đối với đầu kéo:

3 1 1 1 1 1 1 1

cos sin cos

d W b W h F h W h P h R L W

W W W W

hi hi

j a a f

hi r

cos

sin

.

2 sin

cos

2 2 2

3 2

2 2 2 2 2 2

2 2

2

d L W

h F h W

h P h R L W

Ra R P W

F

W W W

hi j

a a hi

rs j hi

s hi

cos )

.(

cos 2

sin 2 1

sin

.

1

2 2 1

1 2

2 1

1 )

.(

) (

cos cos

.

2 2

2 1

2 1

1 2

1 2

1

2 1

d L

W d

b L

W h

W h

W

h Pj h

Pj ha

Ra ha

Ra d

L W d

L L

W

W W

W W

W

r f

s r

.

2

1

.

.

) (

)

)(

(

.

.

c os

si n )

( sin

.

c os

si n

1

c os

) (

2

.

.

)

(

) )(

(

sin

.

c os

.

3 2

) (

) (

c os

si n )

(

3 2

1

1 3 1

2 2

3 2 3

3 2 1

2 2 3

2 1

1 3

1 3

2 2

1 1

1 1

3 2

2 3

2 1

1 1

2 1

1

3 2

1

2 3

2 1

3 3

2 1

2 2

3 2

1

3 1

3 2

2

1 1

1 1

1 1 1

3 2

2 3

2 2

2 3

2 2

f h L

L

L h

L h

f h

h L d

h f

h h d

h P

f h L

L

L f

h d

h h

R L

h P

L h R

f h L

d h

h L

h L

W L

h a

W W

f h L

L

f h h

L d

h f

h h d

h P

f h L

L

f h d

h h

R

L h P

L h R

L h b

W W

f h

L

h h

P h

h R

d h

h W

W

j a

a j

a a

r

j a

a

j a

a f

j a

a s

Hình 4.3: Xe chuyển động xuống dốc

a/ Đối với đầu kéo:

1 1 1 1 1 1 1

) (

cos sin cos

h F d L W a W h R h P h W L W

W W W W

hi hi a

a j r

hi r

2 2

2 3 2

2

2 2

2 2

.

sin

cos

sin cos

h P h W

L W d W

h F h R

R R P W

F

W W W

j s

h i a a

a rs j hi

s hi

.

sin

sin

.

) (

cos

cos

.

cos cos

.

1 2

1 1

2 2

1 1

1 2

1 2

1 2

2 1

1

2 1

d L

L Ws L

Wr h

W h

W

d d

L W

a W

h R h

R

W W

W W

W

a a a

a

s r

Ta có kết quả tính được:

( 1

2 )

3 1

1 ( )

3 2

( sin

3

co s )

1 1

2 1

sin

1

co s

1

) 3 2

( 1

) 3 2

( 3 )

3 1

1 ( 3 2

1 1

2 )

3 2

( 1

) 3 2 (

3 )

3 1

1 )

3 2

( 1

1 1

) (

sin )

( )

(

) (

sin

co s )

(

co s )

(

sin

co s

.

.

) (

) (

.

co s

) (

.

3 2

1

2 2

3 1

2 3

1 1

3 2

3 1

1 3

2 1

2 1

1 1

3 2

2 3

2 2

3 2

2 2

2 3

2

f h

L L

L f

h d

L f

h L

h d

L W

L h a

W

f h

L L

f h

L h

f h

d L

h

P j L

h

P j

R a f

h L

L

f h

L h

f h

d L

h

h a L

h a

R a W

f h L

L

d h

h L

L f

h d

L f

h L

h d

L f

h L

L W

L h b

W W

f h L

h h

R h

h P

d W

h h

W W

r

f

a j

W W W W

hi j hi a a hi r f

) ( 1 1 1 1 1 3 1 1

1

(4.1)b/ Đối với sơ mi rơ moóc:

2 2 2 2 2 2

.

.

.h W d F h W L P h R

F P F

W W W

j s

h i a

a

ps j hi s hi

(4.2)c/ Đầu kéo và sơ mi rơ moóc kết hợp:

2 1

) ( h R h P h P h W a W L d d W L R

W W W W W

r j

j a a a a s r f

)(

(

) (

) (

) (

)

(

1

) (

) )(

( )

(

)

.(

) (

)

( )

.

) (

.

3 2

1

1 1

3 2

3 3

2

2 3

2 1

1

3 2

1

1 1

3 2 3

2

2 2

1 1 1

1 1

3 2

1

1 1

3 2 3

2

2 2

1 1

3 2

1

1 1

3 2

3 2

1 1 3

2 1

1 1

3 2

2 1

1 3

2 1

1 1

3 2 1

1 1

2 1

1

3 2

2 3

2 2

2 2

2

f h L

L

d L

f h h

h f

h L

h h

P L

h P

f h L

L

d L

f h h

f h L

h R

L h R

L d L

f h L

L

d L

f h d

f h L

d W

L b W W

f h L

L

d L

f h h

h P

L h P f

h L

L

d L

f h h

R L

h R

f h L

L

d L

f h d

L d L

W L

a W W

f h L

h h

P h

R d

W W

j a

j

a a

a a

a f

j a

j a

a a

a r

j a

a s

(4.6)

4.7 Động lực học khi xe quay vòng:

Khi quay vòng phải đảm bảo khoảng cách giữa tâm quay của rơmoóc và cầu sau đầu kéo cách

nhau một khoảng d > 0.5 m

2 2

2 2 2

2 2 2

2 1

2 1

2 1 1

2 1 1

d b g

v G gR

v G F

d b g

v G gR

v G F

lt lt

Hình 4.2: Các thông số kích thước xe

Như trên hình vẽ kích thước từ mâm xoay đến cầu sau là 0.6 m

TÀI LIỆU THAM KHẢO

[1] Lý thuyết ôtô – Nguyễn Hữu Cẩn, NXB Khoa học và kỹ thuật, 2003

[2] Theory of ground vehicles – J.Y.Wong, Ph.D, A Willey – Interscience publication

[3] Tài liệu từ internet