Huấn luyện cho học viên nắm được cơ sở về lý thuyết động lực học của các loại bánh xe trong quá trình chuyển động làm cơ sở cho học tập, nghiên cứu các nội dung khác của các môn học liên quan đến ôtô xe máy.
Trang 1Bài giảng số 02:
Tên bài giảng: ĐỘNG LỰC HỌC TỔNG QUÁT CỦA XE BÁNH HƠI
A.Ý ĐỊNH HUẤN LUYỆN I.Mục đích:
Huấn luyện cho học viên nắm được cơ sở về lý thuyết động lực học của các loại bánh xe trong quá trình chuyển động làm cơ sở cho học tập, nghiên cứu các nội dung khác của các môn học liên quan đến ôtô xe máy
II.Yêu cầu:
- Nắm chắc phần lý luận cơ bản
- Phân tích được các lực tác dụng lên các loại bánh xe máy trong quá trình làm việc
- Biết vận dụng giải các bài toán thực tế đặt ra
- Biết vận dụng các kiến thức đã học vào nội dung bài học và từ nội dung bài học cho các bài và môn học tiếp theo
III.Nội dung:
I.Khái niệm về các loại bán kính bánh xe II.Động lực học của bánh xe bị động III.Động lực học của bánh xe chủ động IV.Hệ số cản lăn và các nhân tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn V.Xác định phản lực thẳng góc của mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc
VI Xác định phản lực thẳng góc của mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng ngang
V.Phương pháp:
- Diễn giải, kết hợp phân tích giữa tranh vẽ và mô hình
- Học viên chú ý nghe giảng ghi chép
VII.Bảo đảm vật chất:
- Tài liệu: Lý thuyết ôtô máy kéo
- Tranh vẽ + học cụ
Trang 2TT NỘI DUNG T.GIAN P.PHÁP
I Khái niệm về các loại bán kính bánh xe
1 Các loại bán kính bánh xe
a Bán kính thiết kế (r0):
- Xác định theo kích thước tiêu chuẩn
r0 = 25,4(B + d/2) mm
B : Bề rộng lốp (inch)
d : Đường kính vành bánh xe (inch)
b Bánh kính tĩnh (rt):
- Đo được bằng khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng
của đường khi xe đứng yên, chịu tải trọng thẳng đứng
c Bán kính động lực học (rđ):
- Đo được bằng khoảng cách từ tâm trục bánh xe đến mặt phẳng
của đường khi bánh xe lăn rđ phụ thuộc vào tải trọng thẳng đứng,
áp suất hơi lốp, mômen xoắn MK, mômen phanh MP, lực ly tâm
khi bánh xe quay
d Bán kính lăn (rl):
- Bán kính của bánh xe giả định, không biến dạng, không bị trượt
lết, không bị trượt quay có cùng tốc độ tịnh tiến và tốc độ quay
như bánh xe thực tế
e Bán kính làm việc trung bình của bánh xe (rb):
- Bán kính bánh xe có kể đến sự biến dạng của lốp, tải trọng, áp
suất hơi lốp, độ đàn hồi khả năng bám
rb = .r0
: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp
2 Ký hiệu lốp
(Học viên tự nghiên cứu trong TL – trang 28)
II Động lực học của bánh xe bị động
Khi xe chuyển động trên đường bề mặt của lốp tiếp xúc với mặt
đường ở rất nhiều điểm và tạo thành một khu vực tiếp xúc Do tác
dụng tương hỗ giữa bánh xe và đường, tại khu vực tiếp xúc sẽ
xuất hiện các phản lực của đường, các phản lực này biểu thị dưới
dạng ba thành phần phản lực sau:
- Phản lực pháp tuyến Z
- Phản lực tiếp tuyến Pf
Trang 3TT NỘI DUNG T.GIAN P.PHÁP
1 Động lực học của bánh xe đàn hồi lăn trên mặt đường cứng
Khi xe chuyển động, bánh xe chịu tác dụng của các lực:
- Tải trọng tác dụng lên bánh xe, Gbl
- Lực đẩy từ khung đặt vào tâm trục bánh xe, hướng theo chiều
chuyển động, Px
- Hợp lực của các phản lực pháp tuyến từ đường lên bánh xe, đặt
tại điểm tiếp xúc, Z1
- Hợp lực của các phản lực tiếp tuyến song song mặt đường,
ngược chiều chuyển động, Pf1
Trong trường hợp này, bánh xe đàn hồi sẽ bị biến dạng, mặt
đường không biến dạng Khi lốp biến dạng sẽ sinh lực cản
chuyển động
Trị số lực cản lăn được xác định như sau:
M0 = 0 (o tâm trục bánh xe)
Z1.a1 = Pf1.rđ hoặc Z1.a1 = Gb1.a1 = Px.rđ
Rút gọn ta được:
Pf1 = Z1.a1 / rđ = Gb1.a1 / rđ
rđ : bánh kính động lực học
a1 : khoảng cách từ điểm đặt hợp lực Z1 đến giao điểm của đường
thẳng góc đi qua tâm trục bánh xe với đường
- Khi tải trọng tác dụng lên bánh xe càng lớn, sự biến dạng của
lốp càng tăng thì trị số a1 càng tăng tổn thất cho sự lăn của
bánh xe càng lớn
Ta có hệ số cản lăn: f1 = a1 / rđ
Mômen cản lăn: Mf1 = Pf1.rđ
Lực cản lăn: Pf1 = Z1.f1
Các yếu tố ảnh hưởng đến lực cản lăn và hệ số cản lăn: tải
trọng tác dụng lên bánh xe, vật liệu chế tạo lốp, áp suất hơi lốp,
tính chất cơ lý của đường
2 Động lực học của bánh xe cứng lăn trên mặt đường mềm
- Khi bánh xe lăn, đất bị biến dạng theo vết lún, do tác dụng
tương hỗ giữa bánh xe và đường, các phản lực pháp tuyến phân
bố lệch về phía trước
- Cách xác định tương tự như trường hợp 1
3 Động lực học của bánh xe đàn hồi lăn trên đường biến dạng
- Khi lăn cả bánh xe và đường đều biến dạng
Trang 4- Bánh xe biến dạng nhỏ hơn trường hợp 1, đường biến dạng nhỏ
hơn trường hợp 2
Muốn giảm lực cản lăn khi xe chạy trên đường nhựa thì tăng
áp suất hơi lốp, trên đường mềm thì giảm áp suất hơi lốp
III Động lực học của bánh xe chủ động
Bánh xe chịu tác dụng của các lực và mômen sau:
- Tải trọng thẳng đứng, Gb2
- Lực cản từ khung, PX
- Mômen xoắn chủ động, MK gây biến dạng vòng lốp
- Hợp các lực pháp tuyến từ đường tác dụng lên bánh xe, R
- Phản lực tiếp tuyến T, hướng theo chiều chuyển động của xe
- Giá trị của lực cản lăn (cách tính toán học viên tự nghiên cứu
trong tài liệu – trang 35)
Pf2 = Gb2.a2 / rđ
Hệ số cản lăn:
f2 = a2 / rđ Pf2 =Gb2.f2
Do ảnh hưởng của MK, trị số a2 > a1 của bánh xe bị động tổn
thất cho biến dạng của bánh xe chủ động > bánh xe bị động
IV Hệ số cản lăn và các nhân tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn
Các nhân tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn
- Tính chất cơ lý và trạng thái của đường (TK bảng 2– 1)
- Tải trọng tác dụng lên bánh xe, Gb, khi Gb tăng thì tăng biến
dạng hướng kính của lốp và biến dạng của đường f2 tăng, Pf2
tăng
- Vật liệu chế tạo lốp và áp suất hơi lốp, tuy nhiên còn phụ thuộc
loại đường
- Mômen xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động: MK tăng thì f2 vì
MK làm biến dạng hướng kính và biến dạng tiếp tuyến (biến dạng
vòng) lốp làm cho tổn thất nội ma sát tăng
- Lực ngang PY, góc lệch 1 , góc nghiêng của bánh xe so với mặt
phẳng thẳng đứng
- Tốc độ của xe: khi V < 80Km/h thì f = const ff1f2; khi V
> 80Km/h thì f tăng lên rõ rệt vì ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe
và đường, các thớ lốp không kịp đàn hồi trở lại như cũ nên chỉ
một phần nhỏ năng lượng tiêu hao cho biến dạng được trả lại, nội
ma sát tăng làm biến dạng tăng
Lúc đó:
f = f0 (1 + V2/1500)
f0 : Hệ số cản lăn ứng với V 80Km/h V tính theo m/s
V Xác định phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xe
trong mặt phẳng dọc
1 Trường hợp tổng quát
- Xe chuyển động lên dốc, không ổn định, kéo moóc (1 cầu chủ
Trang 5TT NỘI DUNG T.GIAN P.PHÁP
động) khi xe chuyển động chịu các lực: G, PK, Pf, Pw, PJ, Pm, MK,
Mf, MJ
- Xác định Z1:
MA = 0
Z1.L+Pw.hw+(PJ+Pi)hg–G.b.cos+Pm.hm+Mf1+ Mf2+ MJ1+ MJ2 =0
(Các ký hiệu đã có trên hình, học viên xem tài liệu)
Mf1+ Mf2 = Mf = G.f.rb.cos
Pm = Gm(fcos sin)
Z1=[G.cos(b–f.rb)–(Gsin+PJ+Pw)hg – Pm.hm] / L
- Xác định Z2: chiếu các lực lên phương vuông góc với mặt
đường hoặc MB = 0
(Học viên tự xác định)
2 Trường hợp xe chuyển động ổn định trên mặt đường nằm
ngang, không kéo moóc
Khi đó:
PJ = 0; Pm = 0; = 0 Pi = 0 (Học viên tự nghiên cứu tài liệu)
3 Trường hợp xe đứng yên trên đường nằm ngang
Ta có:
= 0; Pw = 0 (Học viên tự nghiên cứu và xác định các lực khác
lực nào = 0 ?)
4 Hệ số phân bố tải trọng lên các bánh xe
Nhận xét:
- Khi xe chuyển động tiến, trọng lượng phân ra cầu trước giảm, ra
cầu sau tăng, khi phanh trọng lượng phân ra cầu sau giảm, cầu
trước tăng
- Hệ số phân bố tải trọng:
m1 = Z1 / G; m2 = Z2 / G
- Cách xác định m1 và m2 như sau:
m1T = Z1T/G = G.b/G.L = b / L
m2T = Z2T/G = G.a/G.L = a / L
m1T, m2T : Hệ số phân bố tải trọng tĩnh
b Xe chuyển động ổn định với vận tốc lớn trên đường bằng, không
kéo moóc (Học viên tự nghiên cứu tài liệu)
Khi đó:
Pw 0; Mf 0; PJ cùng chiều chuyển động với xe
(Các giá trị của m1P, m2P xem tài liệu) Khi phanh xe, do lực quán tính hướng về trước nên phản lực tác
Trang 6dụng lên các bánh xe trước sẽ lớn hơn các bánh xe sau.
Sự phân bố tải trọng lên các bánh xe phụ thuộc vào toạ độ trọng
tâm
Toạ độ trọng tâm ảnh hưởng rất lớn đến chất lượng bám của bánh
xe vơi đường, tính ổn định, tính dẫn hướng
VI Xác định phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe
trong mặt phẳng ngang
1 Trường hợp tổng quát
Xe chuyển động quay vòng trên đường nghiêng ngang
Xe chịu tác dụng của các lực:
- Trọng lượng xe: G
- Lực kéo ở moóc kéo: Pm
- Lực ly tâm: Pl = (G/g).(V2/R)
- Các phản lực thẳng góc của đường: Z’1, Z’’1, Z’2, Z’’2
- Các phản lực ngang từ đường lên bánh xe: Y’1, Y’’1, Y’2, Y’’2
- Mômen quán tính các khối lượng chuyển động quay: MJn
* Xác định Z’’ và Z’
M01 = 0
Z’’ = Z’’1 + Z’’2 = 1/C[G(C/2cos - hgsin) – Pm(hmcos +
c/2sin) – MJn – Pl(hgcos + c/2sin)
M02 = 0
Z’ = Z’1 + Z’2 = 1/C[G(C/2cos + hgsin) – Pm(hmcos
-c/2sin) + MJn + Pl(hgcos - c/2sin)
* Xác định Y1, Y2
MA = 0 (A : Giao tuyến của đường với mặt phẳng thẳng đứng
qua trục sau)
Y1 = Y’1 + Y’’1 = 1/L(G.a.sin+Pl.b.cos - Pmlmcos)
MB = 0 (B : Giao tuyến của đường với mặt phẳng thẳng đứng
qua trục trước)
Y2 = Y’2 + Y’’2 = 1/L(G.a.sin+Pl.a.cos - Pm(lm+L)cos)
2 Trường hợp xe đứng yên trên dốc nghiêng ngang, không kéo
moóc
Khi đó: Pl = 0; Pm = 0
(Học viên tự nghiên cứu phần xác định Z’’, Z’)
Nhận xét:
Trị số phản lực thẳng góc, phản lực ngang phụ thuộc trị số, điểm
đặt, chiều của các ngoại lực
Các phản lực ảnh hưởng đến tính ổn định, tính dẫn hướng của xe
Trang 7C.KẾ HOẠCH CỦNG CỐ BÀI
1.Nêu khái niệm các loại bán kính bánh xe? Ký hiệu của lốp?
2.Trình bày động lực học của bánh xe đàn hồi lăn trên mặt đường cứng?
3.Trình bày động lực học của bánh xe cứng lăn trên mặt đường mềm?
4.Trình bày động lực học của bánh xe đàn hồi lăn trên mặt đường biến dạng?
5.Trình bày động lực học của bánh xe chủ động?
6.Nêu và phân tích ý nghĩa hệ số cản lăn? Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số cản lăn?
7.Xác định và phân tích phản lực thẳng góc của mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng dọc?
8.Xác định và phân tích phản lực thẳng góc của mặt đường tác dụng lên bánh xe trong mặt phẳng ngang?
Đã thông qua tổ bộ môn