Bài giảng môn Vật lý - Chương 3: Động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh (Tiếp)

Bán kính động học Là khoảng cách từ tâm BX đến mặt đường khi chỉ chịu tải trọng pháp tuyến Bán kính lăn Là bán kính của vòn tròn tưởng tưởng khi lăn không trượt và có cúng vận tốc góc và[r]

3 1 Động học bánh xe

3 2 Các tính chất của bánh hơi

3 3 Khái niệm về các loại bán kính của bánh xe

3 4 Động lực học bánh xe bị động

3 5 Động lực học bánh xe chủ động

3 6 ảnh hưởng của lực cản kéo đến độ trượt của bánh xe

3 7 Xác định phản lực pháp tuyến của mặt đường tác

dụng lên máy kéo

Lop7.net

3.1 Động học bánh xe (vận tốc, gia tốc, quĩ đạo chuyển động )

V0

V0

V0

VA

Vtt

VB

VC

Vtt

0

01

A B

C



r



* Điểm A bất kỳ trên vành bánh xe

Y chuyển động theo với vận tốc V0

Y chuyển động quay tương đối với Vtt

V tt = r

Biết tâm quay tức thời ta có thể xác định được vận tốc của một điểm bát kỳ trên bánh xe:

Ví dụ: Điểm C : VC = 01C. ; Điểm 0 : V0 = r ; Điểm B : VB = 2r. = 2V0

V0- vận tốc chuyển động của xe

 - tốc độ quay của bánh xe

* Điểm 01 tiếp xúc với mặt đường

 = 1800  V01 = 0

Do đó: 01 là tâm quay tức thời

Tâm quay tức thời

Hoặc VA = 2V0cos(/2) (vì Vtt = V0) Vận tốc tuyệt đối:

Lop7.net

Quĩ đạo chuyển động khi lăn không trượt

- Phương trình chuyển động:

y

X = r( - sin)

Y = r(1 - cos)

- Quĩ đạo chuyển động là đường xicloit

y

A

x x

y r

r

Lop7.net

3.1 2 Các hiện tượng trượt của bánh xe (Trượt lăn và trượt lê )

- Vận tốc lý thuyết ( lăn không trượt), ký hiệu là Vt : Vt = Vtt = r

- Vận tốc thực tế (lăn có trượt ), ký hiệu là V

2pr’

2pr

2pr’’

x

y

1

 Trượt lăn (trượt quay): V’ < Vt

 Trượt lê ……… V’’> Vt

1- Không trượt

2- Trượt lăn ;

3- Trượt lê

Trượt lăn  = 0  100%

Trượt lê  = - 0

 - Độ trượt :

 Quĩ đạo chuyển động:

V’’A

V’A VA

V’ Vt V’’

Vtt

r r’’

r’

A

Tâm quay tức thời



Lop7.net

3.3 Khái niệm về các loại bán kính của bánh xe

2)- Bán kính tĩnh học rt

Là khoảng cách từ tâm BX

đến mặt đường khi chỉ chịu tải trọng pháp tuyến

(khi bánh xe đứng yên)

rt

P

rd

P f

G

rd

a

f Z P

V

rt – bán kính động lực học

r0

r0 – bán kính

chế tạo

rt

G

Z

rt

G

Z

rt – bán kính tĩnh học

3) - Bán kính động lực học rd

Là khoảng cách từ tâm BX

đến phương của véc tơ lực tiếp tuyến

(khi bánh xe chuyển động )

3.2 Các tính chất của bánh hơi ( Tự đọc sách giáo trình)

1)- Bán kính chế tạo r0

Là khoảng cách từ tâm BX

đến mặt ngoài của BX Khi không chịu tải

Lop7.net

3.3 Khái niệm về các loại bán kính của bánh xe (tiếp)

4) - Bán kính động học ( hay bán kính lăn ) rl

Bán kính động học Là khoảng cách từ tâm BX

đến mặt đường khi chỉ chịu tải trọng pháp tuyến

Bán kính lăn Là bán kính của vòn tròn tưởng tưởng khi lăn không trượt và có cúng vận tốc góc và vận tốc dài như bánh xe thực

Như vậy, bán kính động lực học và bán kính lăn, thực chất chỉ là một

5) - Bán kính trung bình rtb

Là bán kính gần đúng, tính theo công thức thực nghiệm

d - đường kính vành

B – bề rộng lốp ;  - hệ số biến dạng lốp

Tâm quay tức thời

rl

rt

0

VA

G

01



P

Trượt lê

r’l

r’’l

0

rl

Không trượt

Trượt lăn

3.4 1 Bánh đàn hồi lăn trên đường cứng

V

G n

P n

P fn

Z n

rn



an

Pn – lực đẩy (chủ động)  Pfn – phản lực tiếp tuyến (cản chuyển động): Pfn = Pn

Gn – tải trọng pháp tuyến  Zn – phản lực pháp tuyến : Zn = Gfn

Điều kiện

• BX chuyển động lăn:

Pn P Pfn = fnGn < P= Gn

• BX chuyển động trượt:

fnGn > Pn > P = Gn

r

G

Z

r

Đặc tính biến dạng pháp tuyến

Tăng tải

r Giảm tải G

- Mô men gây ra lăn (chủ động) Mn = Pnrn = Pfnrn

- Mô men cản lăn ……… Mfn = Znan = Gnan

Pfn= Mfn/rn gọi là Lực cản lăn Pfn = fnZn = fnGn

fn = an / rn gọi là Hệ số cản lăn

Phụ thuộc: Gn, cấu tạo BX, vật liệu và áp suất lốp

Tăng tải Giảm tải

Lop7.net

3.4 2 Bánh cứng lăn trên đường mềm

3.4 3 Bánh đàn hồi lăn trên đường mềm V

rn



an

P fn

Z n

G n

P n

h

V

rn



an

P fn

Z n

G n

P n

r0

h

Mô men cản lăn Mfn = Znan = Gnan

Lực cản lăn Pfn = fnZn = fnGn

Hệ số cản lăn : fn = an / rn

Phụ thuộc: Gn, cấu tạo BX, tính chất cơ lý của đất (độ sâu h)

Mô men cản lăn Mfn = Znan = Gnan

Lực cản lăn Pfn = fnZn = fnGn

Hệ số cản ăn: fn = an / rn

Phụ thuộc: Gn, cấu tạo BX, vật liệu và áp suất lốp,

tính chất cơ lý của đất (độ sâu h)

Chỉ có mặt đường bị biến dạng

Cả bánh xe và mặt đường bị biến dạng

Lop7.net

3.5 Động lực học bánh xe chủ động

Xét trường hợp tổng quát là bánh đàn hồi lăn trên dường biến dạng

V

k

ak

P fk

Z k

G n

P k

R k

M k

rk

Mk - Mô men chủ động : Mk = Meim

Pk – lực kéo tiếp tuyến: Pk = Mk /rk

Gk – Tải trọng pháp tuyến

Zk – Phản lực pháp tuyến Zk = Gk

Mfk - Mô men cản lăn: Mfk = Zkak = Gkak

Pfk- Lực cản lăn: Pfk = fkZk = fkGk

fk - hệ số cản lăn: fk = ak / rk

Rk – Lực cản từ khung xe

Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe

Cân bằng lực và mô men

Gk = Zk

Pk = Pfk + Rk

Mk = (Pk- Pfk)rk + Zkak =

(Pk- Pfk) là lực đẩy máy kéo chuyển động tịnh tiến

(Pk – Pfk) = Rk

3.5 1 Cân bằng lực và mô men

Lop7.net

3.5 Động lực học bánh xe chủ động

3.5 2 Cân bằng công suất và hiệu suất V

k

P fk

Z k

G n

P k

R k

M k

rk

 Xuất phát: M k = P k r k

 k M k = P k r k  k = P k V t

 Cân bằng lực: Pk = P f + R k

 V t = V + V   k M k = P k V + P k V

KQ   k M k = P k V + P f V + R k V

Công suất  N k = N  + N fk + N R

N k – CS truyền cho BX chủ động

N  – CS mất mát do trượt

N fk – CS mất mát do cản lăn

N R – CS đẩy trục BX ( có ích )

Công suất có ích Công suất cấp vào

Hiệu suất  k =

  – HS tính đến chi phí cho trượt

 fk – HS tính đến chi phí cho lăn

Lop7.net

3.6 ảnh hưởng lực cản kéo đến độ trượt

r0 L

l

Gk

V

k

Gk



- Độ trượt :

n - số mấu bám làm việc

S – diện tích một mấu bám

 - - Hệ số ma sát

 - ứng suất tiếp

Pm



0

 = 100%

Pmax

Đường đặc tính trượt của máy kéo

P k = Lực ma sát + lực chống cắt của đất:  P

k = G k + Sn 

 - ứng suất tiếp : phụ thuộc l:   = k.l

- Phản lực tiếp tuyến

- Đường đặc tính trượt : Tăng P m  Tăng P k Tăng  cho đến khi  = 100%

Pk

Pm

Pf

n

G

G k =Z k

Lop7.net

3.7 Xác định phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên máy kéo

Cần xác định Zn0 và Zk0

Lần lượt xét cân bằng mô men

đối với điểm 01 và 02

ta sẽ xác định định được:

Hệ số phân bố tải trọng trên các cầu

k0 + n0 = 1

L

b

01

02

G

Cầu trước:

Lop7.net

3.7 2 Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp móc

L

b

G

Pm

hm

fn

lm



01

02

Lần lượt xét cân bằng mô men

đối với điểm 01 và 02

ta sẽ xác định định được Zk và Zn

- Trường hợp  > 0

- Trường hợp  = 0

Đặt

Lop7.net

3.7 3 Ph¶n lùc ph¸p tuyÕn khi lµm viÖc víi m¸y n«ng nghiÖp treo

L

b

bc

hc

01

02

Mfn

Mfk

Pfn

Pfk

M f = M fk + M fn

Lop7.net

3.7 3 Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp treo

L

b

bc

01

02

Mfn

Mfk

G

Pfn

Pfk

Gc

Rc

Gc – trọng lượng cày

Rc – Lực cản cày

Giả thiết:

Phương của trọng lượng cày

Gc đi qua điểm đặt A của

lực cản cày Rc

Lc

Zc

Rc

A

x

x

A

Lop7.net

3.7 3 Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp treo

L

b

bc

01

02

Pk

Mfn

Mfk

G

Pfn

Pfk

Lc

Rx

Rxtg

G c

R c

R H

G c

R x

R x tg

A



R x tg - duy trì sự ăn sâu của cày

R x - cản chuyển động liên hợp máy

P k = P f + R x

Lop7.net

b

bc

Mfn

Mfk

G

Pf

lc

Zc

Rx

Rxtg

RH

Trọng lượng bám là gì?

là phần trọng lượng phân bố trên cầu chủ động

G b =Z k

Gb = Z k =  k G

Lực bám P  = Z k =  k G

Điều chỉnh trọng lượng bám

Tăng G  tăng Zk  tăng P và giảm độ trượt  (tốt)

 tăng lực cản lăn Pf = fG , tốn vật liệu (xấu)

 Các phương pháp điều chỉnh?

- Lắp thêm trọng vật lên cầu chủ động

- Khi làm việc với máy NN treo:

Do đó, nếu điều chỉnh được Zc thì sẽ điều chỉnh được trong lượng bám Zk

P càng lớn thì khả năng kéo càng tốt

đồng thời độ trượt giảm

Vì thế, khi thiết kế chỉ tính trọng lượng tối ưu G phù hợp với điều kiện xác định nào đó Trong thực tế, khi điều kiện bám xấu đi ta cần phải điều chỉnh cho phù hợp

Tại sao phải điều chỉnh?

Lop7.net

a) Phương pháp điều chỉnh cơ học

Điều chỉnh trọng lượng bám thông qua điều chỉnh Zc ?

Mfn

Mfk

G

Pf

Zc

RH

Pk

Cân bằng mô men với tâm 0 

 Điều chỉnh chiều dài các thanh treo  điều chỉnh tâm quay 0  thay đổi lR, l Z  Z c  Z c

Cơ cấu treo là cơ cấu 4 khâu bản lề, tâm quay tực thời là điểm 0

(kéo dài phương hai thanh treo cắt nhau tai 0)

Lưu ý: RHlR còn được gọi là mô men ăn sâu của cày

0 (tâm quay tức thời)

Z k

lR

A B

(Hoặc điều chỉnh vị trí các điểm treo A, B)

Khâu điều chỉnh

ư

u điểm: kết cấu đơn giản

Nhược điểm : Phải dừng máy mới điều chỉnh được

Lop7.net

R H

0

lR

p

Z k

lZ

Z c

lN

N

Điều chỉnh trọng lượng bám thông qua điều chỉnh Zc ?

b) Phương pháp điều chỉnh thủy lực

Lực đẩy thủy lực N = pS S- diện tích đáy pitong

 Điều chỉnh áp suất p  điều chỉnh Z c  Z k

Mfn

Mfk

G

Pf

Zc

RH

Pk

N

Dùng cơ cấu nâng hạ thủy lực tác động vào thanh treo một lực N nhưng vẫn đảm bảo cho cày ăn sau vào đất

ư

u điểm : có thể điều chỉnh khi máy đang chạy

Nhược điểm : Kết cấu phức tạp, giá thành chế tạo cao

Lop7.net