CHƯƠNG 11 DAO ĐỘNG Ô TÔ MÁY KÉO

Khái niệm và các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động 1 Khái niệm về tính êm dịu chuyển động Tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo , hiểu một cách khái quát, là khả năng tự dập

Chơng 11

dao động ô tô máy kéo

11.1 Khái niệm và các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động

1) Khái niệm về tính êm dịu chuyển động

Tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo , hiểu một cách khái quát, là khả năng

tự dập tắt lực va đập và rung động khi va chạm vào ch ớng ngại vật hoặc chuyển động trên đờng không bằng phẳng Đó là một tính chất quan trọng vì nó ảnh h ởng đến sức khỏe của ngời lái và hành khách, đến độ bền của xe, đến chất l ợng công việc, năng suất

và tính kinh tế của các liên hợp ô tô, máy kéo

Tính êm dị chuyển động phụ thuộc vào tính chất và cờng độ của các lực kích thích,

đặc điểm cấu tạo của xe (nhất là hệ thống treo) và cuối cùng là phụ thuộc vào trình độ nghề nghiẹep của ngời lái

Các lực kích thích phát sinh do nhiều nguyên nhân khác nhau và có thể chia thành hai nhóm:

 Các lực kích thích bên trong là các lực rung của máy do các chi tiết không cân

bằng, quay không đều và do sự chuyển động không đều của các dòng khí nạp và khí xả của động cơ Các lực này có tần số lớn (trên 150 Hz), ít ảnh h ởng trực tiếp đến ngời lái

và hành khách, do đó khi nghiên cứu dao động của xe thờng không cần tính đến lực rung

 Các lực kích thích bên ngoài bao gồm: các lực va đập của bánh xe vàovật chớng

ngại , các lực quán tính xuất hiện do chuyển động trên đờng không bằng phẳng hoặc do s thay đổi lực cản kéo (đối với máy kéo ) Các lực này thờng có tần số thấp và gây ảnh hởng mạnh đến tính êm dịu của ô tô máy kéo

2) Các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động

Các bộ phận trên cơ thể con ngời có thể cảm nhận đợc những dao động cơ học có dải tần và biên độ nhất định nào đó Tuỳ theo tính chất dao động, con ng ời có thể cảm thấy bình thờng, khó chịu, mất bình tĩnh, hoảng loạn thần kinh hoặc có thể sinh ra mệt mỏi, ốm đau

Các dao động đợc đặc trng bởi các thông số: tần số, biên độ, tốc độ, gia tốc và c -ờng độ thay đổi gia tốc Tuỳ thuộc vào tần số dao động, mức độ ảnh hởng của các thông số đó đến cơ thể con ngời cũng khác nhau: ở tần số khoảng 5 Hz cảm giác của con ngời phụ thuộc chủ yếu vào gia tốc, với dải tần 5  40 Hz chủ yếu phụ thuộc vào tốc độ, còn ở những tần số lớn hơn 40 Hz chủ yếu là phụ thuộc vào biên độ dao động

Do những lý do trên, để đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo th -ờng ngời ta sử dụng các chỉ tiêu là : tần số dao động thích hợp, gia tốc thích hợp và thời gian tác động của gia tốc

Ô tô máy kéo làm việc trong những điều kiện rất phức tạp với vùng tần số dao

động rất rộng, có cả tần số thấp và tần số cao Do đó tất cả các thông số dao động, ít nhiều cũng gây ảnh hởng đến ngời lái và hành khách Tuy nhiên vùng tần số thấp gây

ảnh hởng mạnh nhất

a) Tần số dao động thích hợp

Con ngời vốn sớm quen với nhịp bớc của mình từ thuở nhỏ Mỗi bớc đi đợc xem

nh là một dao động Tuỳ theo thói quen và dáng vóc của mỗi ngời, tần số đi bộ bình th-ờng có thể khác nhau và nằm trong khoảng 60  85 bớc trong một phút (khoảng 4 km/h), có nghĩa là thực hiện dao động với tần số 60  85 lần/phút Đó cũng là dải tần

số dao động mà con ngời cảm thấy thoải mái

Do vậy, tần số dao động thích hợp của ô tô máy kéo cần phải nằm trong dải tần

phù hợp với tần số của ngời đi bộ bình thờng

Những ô tô máy kéo đợc đánh giá là có tính êm dịu chuyển động tốt, nếu đảm bảo đợc những dao động phát sinh khi chuyển động trên mọi địa hình có tần số bằng tần số thích hợp

Trong thực tế, khi thiết kế ô tô thờng chọn giá trị tần số dao động thích hợp khoảng 60  85 lần/phút đối với ô tô du lịch và 85  120 lần/phút đối với ô tô tải

b) Gia tốc thích hợp

Nh trên đã phân tích, các lực kích thích ngoài là yếu tố gây ảnh h ởng quyết định

đến tính chất êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo , mà các lực này có tần số thấp nên

155

gia tốc và cờng độ thay đổi gia tốc là các thông số ảnh hởng chính đến cơ thể con ngời Chỉ tiêu gia tốc thích hợp cũng là một chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh gía tính êm dịu chuyển động

Chỉ tiêu gia tốc đợc xác định theo giá trị của gia tốc thẳng đứng của dao động và

số lần va đập do độ mâps mô mặt đờng gây ra trên 1 km đờng chạy ( Hình 11.1)

Muốn đánh giá một xe có tính êm dịu chuyển động hay không , ngời ta cho xe chạy trêm một đoạn đờng nhất định kết hợp đo số lần va đập i tính trung bình trên 1 km

đờng và gia tốc thẳng đứng j của xe tơng ứng Dựa vào hai thông số đó, ngời ta so với

đồ thị chuẩn xem xe thí nghiệm đạt đợc độ êm dịu chuyển động ở thang bậc nào Ưu

điểm của phơng pháp này là đơn giản, cho kết quả nhanh, tuy nhiên cha thật chính xác vì cha tính đến thời gian tác động của gia tốc thảng đứng j

c) Thời gian tác động của gia tốc

Khi ngồi trên ô tô, đặc biệt là đối với ngời lái, dao động sẽ làm cho ngời mệt mỏi dẫn đến giảm năng suất làm việc hoặc ảnh hởng lâu dài đến sức khoẻ

Các thí nghiệm kéo dài 8 giờ liền cho thấy nhậy cảm hơn cả đối với ng ời là dải tần 48 Hz Trong dải tần này các giá trị cho phép của toàn phơng gia tốc nh sau:

Dễ chịu : 0,1 m/s2 ;

Gây mệt mỏi : 0,315 m/s2 ;

Gây ảnh hởng tới sức khoẻ : 0,63 m/s2

11.2 Một số khái niệm và sơ đồ dao động tơng đơng của ô tô máy kéo

1) Dao động của ô tô trong mặt phẳng toạ độ

Hệ dao động của ô tô máy kéo khi chuyển động là hệ nhiều bậc tự do rất phức tạp với tối đa là 6 bậc tự do (hình 11.2), bao gồm: các dao động tịnh tiến theo các ph ơng

XX, YY, ZZ và các dao động quay xung quanh các trục XX, YY và ZZ

Tất cả các dao động trên đều ảnh hởng đến con ngời, song mức độ ảnh hởng có khác nhau Các kết quả thí nghiệm cho thấy các dao động trong mặt phẳng dọc X0Z gây ảnh hởng mạnh đến con ngời, còn các dao động trong các mặt phẳng khác là không đáng kể, có thể bỏ qua

156

Hình 11.2

Hệ trục toạ độ nghiên cứu hệ dao động không gian của ô tô ( 0 là trọng tâm của xe)

Hình 11.1

Đồ thị đặc trng mức

êm dịu chuyển động

của ô tô

j, m/s2

8 7

rât xấu 6

5

xấu 4

3

trung bình 2

tốt 1

rất tốt

i , lần/km

30 25

20 15

11 5

0

Z

Y

0 Y

Z

v

2) Khái niệm về khối lợng đợc treo và khối lợng không đợc treo

Để nghiên cứu dao động của ô tô, ngời ta chia khối lợng xe thành hai phần: khối

lợng đợc treo M và khối lợng không đợc treo m.

a) Khối lợng đợc treo

Khối lơng đợc treo M bao gồm những cụm,

chi tiết mà trọng lợng của chúng tác động lên hệ

thống treo nh thùng xe, ca bin, động cơ và một số chi

tiết của hệ thống treo Các cụm và chi tiết này có thể

đợc nối với nhau bằng các đệm đàn hồi và bản thân

chúng không phải cứng tuyết đối nên cũng có sự biến

dạng nhất định

Để đơn giản hoá ta sử dụng mô hình tơng đơng

với giả thiết khối lợng đợc treo đợc xem nh một vật

thể đồng nhất, cứng hoàn toàn, đợc biểu diễn nh một

thanh AB (Hình 11.3) có khối lợng tập trung tại điểm

T Các điểm A, B tơng ứng với vị trí cầu trớc và cầu

sau của xe Khối lợng của xe đợc phân bố trên cầu

tr-ớc và cầu sau là M1 và M2

b) Khối lợng không đợc treo

Khối lợng không đợc treo m bao gồm các

cụm, chi tiết mà trọng lợng của chúng không tác

dộng lên hệ thống treo Đó là các cầu, hệ thống di

động và một phần các đăng Cũng giả thiết tơng tự nh

phần khối lợng đợc treo, ta bỏ qua biến dạng đàn hồi ở

các chỗ nối và xem nh phần khối lợng không đợc treo là

một vật thể đồng nhất, có khối lợng tập trung m đật tại

tâm hình học của bánh xe (hình 11.4) Sự biến dạng đàn

hồi của lốp đợc đặc trựng bới hệ số cứng Cl

c) Hệ số khối lợng

Tỷ số giữa khối lợng đợc treo M và khối lợng không

đợc treo m đợc gọi là hệ số khối lợng 

 

m (11.1)

Hệ số khối lợng  có ảnh hởng lớn đến tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo Giảm khối lợng không đợc treo sẽ giảm đợc lực va đập truyền lên khung vỏ, còn tăng khối lợng đợc treo sẽ giảm đợc dao động của khung vỏ Cho nên trong thiết kế ô tô, có

xu hớng tăng hệ số khối lợng  , mà trớc hết là giảm khối lợng không đợc treo

Thông thờng chọn  = 6,5  7,5 đối với xe du lịch và đối với xe vận tải

d) Hệ thống treo

Hệ thống treo dùng để liên kết phần khung vỏ

(khối lợng đợc treo) với các cầu xe (khối lợng không đợc

treo)

Trong sơ đồ dao động tơng đơng của ô tô, ta có thể

biểu diễn hệ thống treo nh là một lò xo có hệ số cứng CL

kết hợp với một bộ phận giảm chấn có hệ số cản K (Hình

11.5) Điểm 1 đợc nối với khung, còn điểm 2 đợc đặt

lên cầu xe

3) Sơ đồ dao động tơng đơng của ô tô máy kéo

157

v

Hình 11.3 Mô hình hoá khối l ợng đ ợc treo

B(M

2 ) T(M)

A(M

1 )

b L

a

Hình 11.5 Sơ đồ t ơng đ ơng của hệ thống treo

1 (nối với khung)

C

L

K

2 (nối với cầu)

C

L

m

Hình 11.4 Mô hình hoá khối l ợng không đ ợc treo

a) Sơ đồ dao động của ô tô

Với những khái niệm trên, ta có thể biểu diễn hệ dao động ô tô hai cầu bởi sơ đồ dao động tơng đơng nh hình 11.6 (không tính đến giảm chấn của lốp)

Trong đó:

M khối lợng đợc treo của toàn xe;

M1, M2khối lợng đợc treo phân ra cầu trớc

và cầu sau;

m1, m2khối lợng khôngđợc treo phân ra

cầu trớc và cầu sau;

C1, C2 hệ số cứng của thành phần đàn hồi

của hệ thống treo cầu trớc và cầu sau;

C’1, C’2  hệ số cứng của lốp trớc và lốp

sau;

K1, K2  hệ số cản của bộ phận giảm chấn

của cầu trớc và cầu sau

b) Sơ đồ dao động của máy kéo

ở máy kéo bánh bơm, cầu sau thờng

liền với thân máy và không có hệ thống

treo Việc dập tắt các dao động chỉ nhờ lực

đàn hồi của lốp Sơ đồ dao động tơng đơng

thể hiện trên hình 11.8

Đối với máy kéo xích, tuỳ thuộc vào

loại cơ cấu treo sẽ có sơ đồ dao động khác

nhau Trên hình 11.9 là sơ đồ dao động

t-ơng đt-ơng của máy kéo xích có hệ thống treo cân ằng (điều hoà)

158

Hình 11.9 Sơ đồ dao động t ơng đ ơng của máy kéo xích

L

B (M

2 ) T (M) A (M

1)

1

2

A

L

Hình 11.7 Sơ đồ dao động t ơng

đ ơng của ô tô hai cầu

v

b

L

a

B (M

2)

T (M)

A (M

1)

C

1

C’

1

m

1

C

2

C’

2

m

2

B (M 2 ) T (M) A (M1)

L

Hình 11.8 Sơ đồ dao động t ơng đ ơng của máy kéo bánh bơm

B (M

2 ) T (M) A (M1)

b

L a

m

1

C

L2

C

1

C

L1

11.3 Phơng trình dao động của ô tô

Phơng trình dao động của ô tô rất phức tạp, phụ thuộc vào kết cấu và điều kiện chuyển động ở đây ta chỉ xem xét một số trờng hợp đơn giản

1) Phơng trình dao động tự do

Trớc hết ta xét trờng hợp đơn giản (hình 11.10) với những giả thiết sau:

 Cha để ý tới lực kích động do độ mấp mô của mặt đờng gây ra;

 Cha để ý đến khối lợng không đợc treo;

 Cha để ý đến lực cản của bộ phận giảm chấn và các lực cản chuyển động của ô tô

Với giả thiết trên, dao động của ô tô đợc coi nh dao động của thanh AB đặt trên hai gối tựa đàn hồi tơng ứng với cầu trớc và cầu sau Hệ số cứng thu gọn của hẹ thống treo và lốp đợc ký hiệu là C1 (cầu trớc) và C2 (cầu sau) Khối lợng đợc treo M đợc tập trung tại tâm T cách cầu trớc và cầu sau tơng ứng là a và b

Khi có lực kích thích, đoạn AB chuyển động tới vị trí A1B1 gồm hai chuyển động thành phần:

 Chuyển động tịnh tiến của thanh AB từ vị trí AB đến A’B’ với độ dịch chuyển

là z do lực quán tính Mz;

 Chuyển động quay quanh trục Y (xem hình 11.2) đi qua trọng tâm T với một góc , do đó làm cho thanh AB chuyển từ A’B’ đến A1B1

Phơng trình chuyển vị

Từ sơ đồ tính toán ta xác định đợc chuyển vị của điểm A và B :

z1 = z  atg  z  a

z2 = z + btg  z + b (11.2)

Góc quá nhỏ nên tg 

Hệ phơng trình dao động của khối lợng đợc treo

Khối lợng đợc treo thực hiện chuyển động thẳng đứng với gia tốc

2

2

d z z

dt





và chuyển động quay quanh trọng tâm T với gia tốc góc

159

Hình 11.10 Sơ đồ dao động đơn giảm của ô tô

v

A’

B 1

T

z

1

B A

M

C 2 z

2

C 1 z 1

L

b a

  =

2

2

dt

d 

Xét sự cân bằng lực và mô men ta nhận đợc hệ phơng trình :

















b z C a z C M

z C z C z M

2 2 1 1 2

2 2 1





(11.3)

M  khối lợng đợc treo của cả xe;

 bán kính quán tính của khối lợng đợc treo lấy đối với trục Y đi qua trọng tâm T

Lấy đạo hàm cấp hai phơng trình (11.2) theo thời gian t ta nhận đợc :































b z z

a z z

2

1

(11.4)

Từ phơng trình (11.3) ta có:























) (

1

) (

1

2 2 1 1 2

2 2 1 1

b z C a z C M

z C z C M z







(11.5)

Thay các giá trị z và   từ (11.5) vào (11.4) ta nhận đợc :



































) (

) (

1

) (

) (

1

2 2 1 1 2 2

2 1 1 2

2 2 1 1 2 2

2 1 1 1

b z C a z C M

b z

C z C M z

b z C a z C M

a z

C z C M z









Sau khi khai triển và rút gọn ta đợc hệ phơng trình:



































0 ) 1 ( )

1 (

0 ) 1 ( )

1 (

2 1 1 2

2 2 2 2

2 2

2 2

2 1 1 1









ab z

C

b z C z M

ab z

C

a z C z M





(11.6)

Từ hệ phơng trình (11.6) ta lần lợt thay z2 từ phơng trình thứ nhất vào phơng trình thứ hai, và z1 từ phơng trình thứ hai vào phơng trình thứ nhất và rút gọn lại ta đợc







































0 ) (

0 ) (

2 2 2

2 2 1

2 2

2 2

1 2 2

2 1 2

2 2

2 1

z a M

L C z

a

ab z

z b M

L C z

b

ab z





















(11.7)

Từ hệ phơng trình (11.7) ta thấy dao động của hai vị trí A và B , t ơng ứng với với dao động của các khối lợng đợc treo phân ra cầu trớc và cầu sau, có ảnh hởng lẫn nhau

Hệ số liên kết là thông số đặc trng cho sự ảnh hởng qua lại giữa dao động của

cầu trớc và cầu sau, và đợc xác định theo các công thức tơng ứng sau đây:



























2 2

2 2

2 2

2 1

a ab b ab













(11.8)

160

Để tăng tính êm dịu chuyển động, ta mong muốn dao động của cầu trớc và cầu sau phải độc lập với nhau

Điều kiện đảm bảo cho các cầu dao động độc lập với nhau:

0 

tức là : 2 = ab  (11.9)

Trong thực tế , điều kiện (11.9) không xẩy ra, nghĩa là 0 và do đó

0 Khi đó bán kính quán tính đợc xác định theo biểu thức:

ab

(11.10)

 hệ số phân bố khối lợng

ở các ô tô hiên nay  = 0,8  1,2 Hệ số này ảnh hởng lớn đến dao động của xe Khi thì dao động của các cầu là độc lập với nhau

Tần số dao động riêng của cầu trớc và cầu sau

Tần số dao động riêng của các phần khối lợng đợc treo phân ra cầu trớc và cầu sau đợc xác định theo biểu thức:























) (

) (

2 2

2 2 2

2

2 2

2 1 2

1

a M

L C

b M

L C









(11.11)

trong đó: 1  tần số dao động của khối lợng đợc treo tại điểm A khi điểm

B cố định;

2  tần số dao động của khối lợng đợc treo tại điểm B khi điểm

A cố định

Thay các hệ số liên kết (11.8) và các tần số dao động riêng

(11.11) vào hệ phơng trình (11.7) ta nhận đợc hệ phơng trình :

z1 + z2 + z1 = 0

z2 + z1 + z2 = 0 (11.12)

Nghiệm tổng quát của hệ phơng trình vi phân (11.12) có dạng:

z1 = A1.sint + B1.cost

z2 = A2.sint + B2.cost (11.13)

trong đó:  , tần số dao động liên kết;

A1, B1 , A2 và B2  các hằng số

Phơng trình đặc tính của hệ phơng trình (11.12) là phơng trình trùng phơng có

dạng:

4 1 

2

2 2

1 2

2 12 22

1 2

 

 

  (11.14) Giải phơng trình (11.14) ta đợc biểu thức xác định tần số dao động liên kết nh sau:





12

2

2





1

1

1 2 1

2 2

2

12 22 2 1 2 12 22

1 2 1

2 2

2

1

2 2

2 2

1 2 12 22

(11.15)

Biểu thức trên cho thấy dao động của ô tô là rất phức tạp gồm hai dao động điều hoà có tần số dao động liên kết Tần số dao động liên kết phụ thuộc vào nhiều yếu tố mà trớc hết là phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của xe nh khối lợng đợc treo, toạ độ trọng tâm và mô men quán tính của phần đợc treo, độ cứng của hệ thống treo

Dao động độc lập của cầu trớc

Nếu 0 thì dao động của cầu trớc và cầu sau sẽ độc lập với nhau

161

Khi đó mô hình nghiên cứu và phơng trình dao động trở nên đơn giản hơn nhiều Trên hình 11.11 là sơ đồ dao động độc lập của ô tô tại cầu trớc

Phơng trình dao động tự do của cầu trớc có dạng:

M1z1 + C1z1 = 0 (11.16)

Tần số dao động riêng:

12 1

1

 C

M (11.17) Phơng trình dao động (11.16) có thể viết lại nh sau:

z1 +  12z1 = 0 (11.18)

Nghiệm của phơng trình trên có dạng:

z1 = A.sint (11.19)

Nh vậy dao động có qui luật hàm số sin điều hoà với chu kỳ dao động:

T M

C

1

1

1 1

2

2

  (11.20)

Số lần dao động trong một phút (tần số kỹ thuật) đợc xác định theo biểu thức: n

1

60 300

f (11.21)

Trong đó: ft1  độ võng tĩnh của hệ thống treo trớc (cm):

ft G

C

M g C

1 1

1

1 1

Đối với ô tô du lịch độ võng tĩnh khi đầy tải ft1 = 20  25 cm, đối với xe tải từ 8

đến 12 cm, xe khách từ 11 đến 15

Dao động độc lập của cầu sau cũng đợc xét tơng tự nh cầu trớc

2) Phơng trình dao động tự do tắt dần

Khi kể đến các thành phần cản dao động, tức là trong hệ thống treo có bộ phận giảm chấn, thì sơ đồ dao động có thể biểu diễn nh hình 11.12

Trờng hợp lắp giảm chấn thuỷ lực thì lực cản của giảm chấn ở vận tốc bình th ờng

có thể xem nh là tỷ lệ thuận với vận tốc dao động z dz

dt

 và phơng trình dao động tự

do tắt dần của cầu trớc có dạng:

162

Hình 11.11 Sơ đồ dao động độc lập của ô

tô tại cầu trớc

v

Z

(M

2 )

T (M)





A (M

1 )

M

11

C

1z1

L

M1z1 + K1z1 + C1z1 = 0 (11.21)

hoặc z1 + 2h1z1 + 12`z1 = 0 (11.22)

ở đây:

1

1 1

2M

K

h  hệsố tắt chấn động

1 1

1

M  tần số dao động riêng của cầu trớc

Để giải phơng trình (11.22) ta đa ra hệ số tỉ lệ tắt chấn động 





1 1

1

 h (11.23)

Hệ số thể hiện sự liên quan chặt chẽ giữa các đại l ợng đặc trng cho thành phần đàn hồi và cản dao động

Nghiệm của phơng trình dao động (11.22) có thể xẩy ra 3 trờng hợp:

a) Tr ờng hớp 1 : h1 > 

z1 = Ae h1t

sh(1t +

(11.25)

Đó là quá trình dập tắt dao động theo qui luật hàm số sin hypecbôn, kết thúc nhanh Trong kỹ thuật phải tránh trờng hợp này

b) Tr ờng hợp 2 : h1 =  (

z1 = e h1t(A1 + A2t11.26)

Trờng hợp này cũng cũng xẩy ra tơng tự nh trờng hợp thứ nhất, cần phải tránh c) Tr ờng hợp 3 : h1 < 1 (1 < 1):

z1 = Ae h1tsin(1t +

(11.27)

Trong trờng hợp này, quá trình khử dao động theo qui luật hình sin tắt dần, xẩy ra từ từ,

êm dịu Đó chính là điều mong muốn

Trong tính toán thiết kế hệ thống treo, các giá trị của các hệ số cản và hệ số cứng không thể chọn bất kỳ vì chúng có liên hệ ràng buộc qua hệ số Do vậy cần chọn hệ sần chọn hệ số cho hợp lý

Từ sự phân tích trên, ta không thể chọn vì quá trình dập tắt dao động sẽ xẩy ra đột ngột Nếu chọn 0 thì thời gian dập tắt dao động sẽ lâu vì lực cản dập tắt dao động quá bé Do vậy nên chọn 0 < ở các xe ô tô hiện nay, giá trị của

hệ số tắt chấn động = 0,15  0,3

11 4 Phơng trình dao động của máy kéo

ở máy kéo bánh bơm, cầu sau thờng liền với thân máy, việc dập tắt dao động chỉ nhờ vào sự đàn hồi của lốp Hơn nữa khối lợng của máy thờng tập trung ở phần sau để tăng khả năng kéo bám và thờng làm việc trên mặt đờng, mặt đồng gồ ghề nên thân máy kéo thờng có dao động rất lớn (160  240 lần/phút), vợt xa mức chịu đựng của con ngời

163

Hình 11.12 Sơ đồ dao động tự

do tắt dần của ô tô tại cầu tr ớc

A (M

1 )

C 1 z 1

M 1

K

1

z

1

Do đặc điểm trên, cần đặc biệt chú ý đến thiết kế hệ

thống treo ghế ngồi cho ngờ lái Sơ đồ hệ thống treo ghế

ngồi đợc biểu diễn trên hình 11.13

Trong đó:

m  khối lợng của ngời lái;

M2  khối lợng đợc treo phân ra cầu sau;

C  hệ số cứng của ghế ngồi;

K  hệ số cản của ghế ngồi;

C’2  hế số cứng của lốp sau;

K’2  hế số cản của lốp sau;

 tần số dao động của thân máy kéo

Để giải bài toán trên, trớc hết ta xét trờng hợp đơn

giản với giả thiết:

 Cha tính đến lực cản dao động của ghế ngồi;

 Lực kích thích dao động ghế ngồi là hàm điều hoà

hình sin :

P = P0sint (11.28)

P0  biên độ cực đại của lực kích thích

Phơng trình dao động của ghế ngồi ngời lái có dạng:

m.z + C.z = P0sint (11.29)

Để giải phơng trình (11.29) ta phải tìm nghiệm riêng

của nó Giả thiết nghiệm riêng có dạng:

zr = Axsint

(11.30)

Sau khi lấy vi phân của nghiệm riêng theo thời gian

rồi thế vào phơng trình (11.29) ta tìm đợc giá trị của hằng số Ax :

A P

x 



0 2

2

 (11.31)

Nh vậy nghiệm riêng của phơng trình vi phân (11.29)có dạng:

z P

r 



0 2

2 2

 sin (11.32) Biên độ cực đại zmax sẽ đạt đợc khi sint = 1, tức là:

z P

max





0 2

2

 (11.33) hoặc z P

C max 

 







0

2 2

1

 (11.34)

trong đó   C

m là tần số dao động riêng của ghế ngồi.

Qua đó ta thấy biên độ dao động z phụ thuộc vào tỉ số 



2 Nếu thì zmax   , tức là xẩy ra cộng hởng Đó là điều không mong muốn và khi thiết kế cần đặc biệt quan tâm để tránh hiện tợng cộng hởng Thông thờng chọn tỉ số 



2 0 5 0 6,  , là tốt nhất

Tuy nhiên, tỉ số trên phụ thuộc vào trọng lợng ngời lái (vì  = C/m), do vậy đòi hỏi ghế ngồi cho ngời lái phải có khả năng điều chỉnh đợc độ cứng C theo trọng lợng ngời lái thí mới cố định đợc tỉ số 

Để tăng độ êm dịu của ghế ngồi cho ngời lái có thể lắp thêm giảm chấn thuỷ lực hoặc thanh xoắn

164

Hình 11.13.

Sơ đồ dao động của cầu sau máy kéo

z m

P

0sin

t M

2

C’2 K’

2