TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU
Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ rừng trồng
Vận chuyển gỗ từ bãi tập trung trong rừng tới nơi tiêu thụ, nơi chế biến nào đó có thể thực hiện bằng đường ô tô, đường sắt, đường thủy.
1.1.1 Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ trên thế giới.
Hiện nay, vận chuyển gỗ lâm sản chủ yếu được thực hiện bằng đường ô tô, nhờ vào tính cơ động và chi phí vận chuyển tương đối thấp so với các phương thức khác Trong khi đó, vận chuyển bằng đường sắt và đường thủy chỉ khả thi tại những khu vực gần hệ thống sông suối hoặc đường sắt công cộng.
Nhiều quốc gia phát triển hiện nay đang áp dụng xe tải chuyên dụng để vận chuyển gỗ và lâm sản, trong đó có xe tải 3 trục kết hợp với rơ mooc 3 trục có khả năng chở từ 35 đến 40 m3 Bên cạnh đó, xe tải 3 trục với rơ mooc 2 trục cũng có tải trọng chuyến đạt khoảng 30 m3.
Mooc phẳng có mặt sàn 35m³ được sử dụng phổ biến trong vận chuyển gỗ ngắn, với khung thép và cột chống hai bên Loại xe tải hai trục đơn này thường có tải trọng từ 10 – 15m³ và được ưa chuộng ở các nước phát triển như Mỹ, Canada Những xe tải này thường được trang bị thêm giá đỡ phụ với một trục có bánh để tăng cường khả năng vận chuyển.
Từ những năm 1980 đến 1995, Thụy Điển nổi bật trong ngành sản xuất phương tiện bốc dỡ và vận chuyển gỗ, đặc biệt là với thương hiệu Volvo cung cấp đa dạng các loại phương tiện Ngoài Volvo, còn có các hãng khác như Allrouder và Hinght – HFT từ Mỹ, cùng với hãng Arbo – lift đến từ Canada.
Trong thập kỷ 90, các nước Đông Âu đã sử dụng phổ biến các phương tiện bốc dỡ và vận chuyển gỗ cự ly trung bình, bao gồm các loại như FMG 910, LOKOMO, PONSE.S.15, FISKARS F70S, F900Z, F1200 (Phần Lan) và FMV.
Tại châu Á, đặc biệt là ở Myanmar, Indonesia và Nhật Bản, loại thiết bị PRAMI – TRAC của Nhật Bản được sử dụng phổ biến Các thiết bị này có công suất từ 35 đến 145 kW và trọng tải từ 6 đến 15 tấn, nổi bật với khả năng hoạt động tốt trong điều kiện địa hình và thời tiết khắc nghiệt.
Trong vận chuyển gỗ cự ly dài, xe kéo rơ móoc và xe vận tải chuyên dụng đóng vai trò quan trọng với công suất từ 100 – 240 mã lực và lực kéo lớn Những loại xe này được thiết kế với một đầu kéo và rơ móc chở hàng, phục vụ cho việc vận chuyển gỗ lớn từ rừng tự nhiên, gỗ nguyên cây và gỗ nhỏ từ rừng trồng trên các tuyến đường lớn và đường nhánh Nhiều quốc gia sản xuất và sử dụng các loại xe này, bao gồm Bell 2WD, 4WD, T25 (Úc), Nisan TZA 52 (Nhật Bản), Scania L80, L81, L85, L110, LB81 (Thụy Điển), Maz 509A, Kpaz 255 (Liên Xô cũ), và Praga V3S, S5T (Tiệp).
Phương tiện vận tải thủy như bè, mảng, ca nô và xà lan hiện nay ít được sử dụng trên toàn cầu do nhiều nhược điểm như tốc độ chậm và sự phụ thuộc vào điều kiện tự nhiên Việc vận chuyển gỗ và lâm sản qua môi trường nước thường gặp khó khăn, ảnh hưởng đến chất lượng và khả năng chế biến.
Trên thế giới, các nước tiên tiến thực hiện khai thác và vận chuyển lâm sản theo quy hoạch quy mô lớn, tập trung, sử dụng thiết bị hiện đại và có năng suất cao.
1.1.2 Công nghệ và thiết bị vận chuyển gỗ ở Việt Nam.
Vào năm 1990, ngành Lâm Nghiệp Việt Nam đóng góp 3,5% vào tổng sản phẩm xã hội và nhận được 6,6% vốn đầu tư từ nhà nước hàng năm Ngành này khai thác trung bình 1,2 triệu m³ gỗ tròn cùng nhiều lâm sản khác Thời điểm này, lâm nghiệp chủ yếu hoạt động dưới hai thành phần chính: quốc doanh và ngoài quốc doanh.
Các đơn vị Lâm Nghiệp quốc doanh được thành lập sau năm 1954 tại miền Bắc nhằm phục vụ cho các kế hoạch kinh tế và chiến tranh, hoạt động theo cơ chế bao cấp từ 1975 đến trước 1990 Ngành sản xuất lâm nghiệp gặp khó khăn do thiếu thiết bị hiện đại, chủ yếu phải nhập khẩu máy móc đã qua sử dụng từ nước ngoài, như ô tô MA3 509 A Phương tiện vận chuyển gỗ chủ yếu là ô tô và máy kéo bánh bơm, với các loại xe nhập từ Liên Xô và các nước xã hội chủ nghĩa như Praga S5T, V3S, Zil 130, và Kamaz 54112 Trong số đó, xe Praga V3S được sử dụng phổ biến nhờ tính cơ động cao và khả năng vận tải gỗ nhỏ hiệu quả ở miền Bắc và miền Trung.
Xe Maz 509, được nhập khẩu từ Liên Xô vào cuối những năm 70, vẫn đang hoạt động hiệu quả trong việc vận chuyển gỗ lớn Năm 1981, Viện Công nghiệp rừng phối hợp với viện Snimê (Liên Xô cũ) đã tiến hành khảo nghiệm xe Maz 509 kéo rơ móoc TMZ – 803 trong dự án "Nghiên cứu dây chuyền khai thác hợp lý trên cơ sở thiết bị Liên Xô" Kết quả khảo nghiệm cho thấy xe Maz 509 có nhiều ưu điểm vượt trội so với các loại ô tô vận chuyển trước đó, với năng suất cao, tiết kiệm nhiên liệu và độ ổn định tốt, rất phù hợp cho địa bàn Tây Nguyên.
Hiện nay, các xí nghiệp sản xuất lâm nghiệp ở phía Nam đã áp dụng xe Reo và các cải tiến của xe reo 7 (Mỹ) cùng xe Bò Vàng (Pháp) để vận chuyển gỗ Những loại xe này có khả năng di chuyển linh hoạt trong rừng, sử dụng cáp để gom gỗ và kéo lên xe, sau đó chở về các bãi gỗ.
Trong các địa hình bằng phẳng, xe vận chuyển gỗ mang lại hiệu suất cao và thường được sử dụng để đưa gỗ về các xí nghiệp chế biến Đối với gỗ nhỏ từ rừng trồng phục vụ nguyên liệu giấy tại Việt Nam, ô tô là phương tiện vận chuyển chủ yếu với nhiều chủng loại khác nhau.
Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi
1.2.1.Động lực học kéo của ô tô Động lực học kéo của ô tô được gọi là tính chất của ô tô làm việc ở chế độ kéo Lực kéo trên bánh xe chủ động được sinh ra thông qua việc biến đổi mômen quay của động cơ truyền qua hệ thống truyền lực Việc nghiên cứu động lực học kéo của ô tô có ý nghĩa quan trọng trong khai thác ô tô, vì thông qua đó có thể đánh giá được khả năng vận chuyển cũng như vận tốc chuyển động trung bình và các đặc tính khác nhằm đưa ra các phương hướng để khai thác ô tô hiệu quả. Để tính toán động lực kéo của ô tô thì người ta thường quan tâm đến hai yếu tố: Động cơ ô tô và hệ thống truyền lực Động cơ sử dụng chủ yếu các loại động cơ đốt trong kiểu piston Các thông số chính của động cơ đốt trong kiểu piston gồm: Công suất cực đại/số vòng quay, Mômen xoắn cực đại/số vòng quay, đường kính xi lanh, hành trình piston, dung tích công tác, Số lượng xi lanh, tỷ số nén, thứ tự làm việc của xi lanh, suất tiêu thụ nhiên liệu, góc mở sớm, đóng muộn của xuppap nạp và xả, khối lượng nhóm thanh truyền… Để xác định lực, mômen tác dụng lên bánh xe chủ động của ô tô cần phải nghiên cứu đường đặc tính tốc độ của động cơ sử dụng trên ô tô Có hai loại đường đặc tính:
- Đường đặc tính cục bộ thể hiện khi bướm ga hoặc thanh răng ở vị trí trung gian.
Đường đặc tính ngoài của động cơ thể hiện mối quan hệ giữa công suất có ích (N e) và mômen xoắn có ích, đồng thời phản ánh lượng tiêu hao nhiên liệu trong một giờ (G t).
Đường đặc tính tốc độ ngoài, hay còn gọi là đường đặc tính ngoài, được xác định thông qua các thử nghiệm trên bệ thử Khi tiến hành thí nghiệm động cơ, chúng ta cung cấp nhiên liệu ở mức tối đa, tức là mở bướm ga hoàn toàn cho động cơ xăng hoặc điều chỉnh thanh răng của bơm cao áp cho động cơ diesel Kết quả thu được là đường đặc tính ngoài của động cơ, phản ánh suất tiêu hao nhiên liệu G e theo số vòng quay hoặc theo tốc độ góc trục khuỷu.
Mỗi động cơ đốt trong đều có một đường đặc tính tốc độ ngoài, cùng với nhiều đường đặc tính cục bộ khác nhau, phụ thuộc vào vị trí của bướm ga hoặc thanh răng.
Hệ thống truyền lực ô tô bao gồm tất cả các cơ cấu kết nối từ động cơ đến bánh xe chủ động, với chức năng truyền, cắt, đổi chiều quay và biến đổi mômen truyền Những nhiệm vụ cơ bản của hệ thống này rất quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất hoạt động của xe.
Truyền và biến đổi chuyển động từ động cơ đến các bánh xe chủ động của ô tô được thực hiện thông qua tỷ số truyền Tỷ số này được xác định bằng tỷ lệ giữa vận tốc quay của trục khuỷu động cơ và vận tốc quay của bánh xe chủ động.
- Cắt dòng truyền lực trong thời gian ngắn hoặc dài
- Thực hiện đổi chiều chuyển động nhằm tạo nên chuyển động lùi cho ô tô
- Tạo khả năng chuyển động mềm mại và tính năng việt dã cần thiết trên đường.
1.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng kéo
Chất lượng kéo đóng vai trò quan trọng trong khai thác ô tô, ảnh hưởng trực tiếp đến tốc độ di chuyển trung bình và năng suất vận chuyển Khi chất lượng kéo được cải thiện, tốc độ di chuyển tăng lên, giúp giảm thời gian vận chuyển hàng hóa và hành khách, đồng thời nâng cao hiệu quả vận tải.
Các chỉ tiêu cơ bản đánh giá chất lượng kéo ô tô thường là:
- Tốc độ chuyển động cực đại V max km/h;
- Tốc độ ổn định nhỏ nhất(ở số truyền cao) V min
- Thời gian tăng tốc từ V min đến V max - t
- Quãng đường tăng tốc từ V min đến V max
- Gia tốc trung bình và gia tốc cực đại khi tăng tốc (ở mỗi số truyền) max , J TB m/s 2
- Độ dốc cực đại khắc phục được ở số truyền thấp khi tốc độ không đổi
- Chiều dài quãng đường ô tô chuyển động được bằng quán tính
Để đánh giá chất lượng kéo, người ta thường sử dụng chỉ tiêu tốc độ chuyển động trung bình V tb, chỉ số này phụ thuộc vào điều kiện chuyển động và được xác định dựa trên tất cả các chế độ chuyển động.
Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo
Nghiên cứu động lực học xe đã thu hút sự chú ý từ lâu thông qua các giáo trình giảng dạy và tài liệu lý thuyết Mục tiêu của những nghiên cứu này là hỗ trợ trong việc tính toán thiết kế, kiểm nghiệm xe, cũng như đáp ứng các yêu cầu về tính năng kỹ thuật và tiện nghi.
1.3.1.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo trên thế giới.
Năm 1975 Guseinov.E.M [25] nghiên cứu thực nghiệm các thông số về kéo và bám của máy kéo bánh T40L.
Năm 1979 Kônônhemko.M.P [26] nghiên cứu tính chất kéo bám và ổ định của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ trong những điều kiện đồi núi
Năm 1978 Kuznhesov.A.P [27] nghiên cứu các tính chất kéo bám của máy kéo bánh hơi Lâm nghiệp.
Năm 1973 Sekhosov Đ.T [27] Nghiên cứu sự cản chuyển động của hệ thống máy kéo bánh hơi vận xuất.
Năm 1987 Valiarôncôp V.D [29] đã nghiên cứu một vài chỉ tiêu sử dụng của máy kéo vận xuất OTZ
Năm 1973, Braski I.B đã nghiên cứu động lực học kéo của máy kéo dưới tải trọng không đổi và thay đổi Nghiên cứu này tập trung vào ảnh hưởng của các thông số liên hợp máy và điều kiện chuyển động ban đầu đến chỉ số động lực học kéo, đồng thời xem xét độ êm dịu trong chuyển động của hệ thống truyền lực.
Năm 1982 Gonberg A.M [30] nghiên cứu hoàn thiện máy Lâm nghiệp vận chuyển gỗ Luận án tiến sĩ Khoa học, Học viện Kỹ thuật Lâm nghiệp Lêningrat.
Jucov A.V [31] đã nghiên cứu các cơ sở lý thuyết liên quan đến việc lựa chọn thông số kỹ thuật và cải thiện điều kiện sử dụng cho máy kéo lâm nghiệp chuyên dụng.
Năm 1966 Posbilov IU.A [32] đã nghiên cứu đặc tính ổn định của máy kéo
Năm 1983 Đobrưnhin Iu.A [33] nghiên cứu động lực học thẳng đứng của máy kéo bánh hơi khi vận xuất gỗ.
Năm 1982 C.Ph.Kozmin [34] nghiên cứu sự làm việc của máy kéo lâm nghiệp loại sức kéo 6 KN.
Polivaev, Pavlenko và Kocetov đã phát triển một mô hình nghiên cứu hiện tượng cộng hưởng trong hệ thống truyền lực của máy kéo Kết quả cho thấy việc bổ sung các phần tử đàn hồi và giảm chấn vào hệ thống truyền lực giúp giảm biên độ và tần số cộng hưởng, cải thiện hiệu suất của máy kéo.
Ksenevin và Solonski đã nghiên cứu động lực học của máy kéo trong quá trình phanh, phát triển mô hình thay thế để khảo sát các thông số động lực học và các hiện tượng vật lý liên quan Nghiên cứu cũng xem xét tác động qua lại giữa mặt đất và bánh xe, thông qua lực chủ động của bánh xe và phản lực thẳng đứng từ mặt đường, đặc trưng bởi tính chất bám trượt.
Công trình của Pluznikov và Solonski đã phát triển một mô hình mô phỏng thiết kế máy kéo, hệ thống hóa cấu trúc và các mô-đun quan trọng như hộp số cơ khí, ly hợp, hộp số cơ khí - thủy lực, cùng với các trục chủ động và trục thu công suất Mô hình này cho phép các bộ phận hoạt động độc lập hoặc phụ thuộc lẫn nhau, đồng thời cung cấp các phương án liên hợp và chuyển động như khởi hành, sang số và phanh.
1.3.1.Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo ở Việt Nam.
Trong nghiên cứu ổn định xe kéo bám móoc quay vòng Ts Đào Đình Tại
Nghiên cứu về tính ổn định chuyển động của xe kéo bám moóc đã khảo sát mối quan hệ giữa đường, xe và người Mục tiêu là xác định các giới hạn ổn định cho từng loại đường, từ đó giúp lái xe nâng cao khả năng kiểm soát phương tiện trong mọi tình huống giao thông.
Ts Nguyễn Anh Tuấn đã mô phỏng hệ thống truyền lực thủy cơ trên xe bọc thép M113 để xác định thời điểm sang số tối ưu Tác giả tập trung vào việc xây dựng động lực học của hệ thống này theo phương pháp dòng lực và giải quyết thông qua mô phỏng, nhằm khảo sát động lực học chuyển động thẳng bằng cách sử dụng Simdriveline trong MatLab.
Nguyễn Văn Tân và Lưu Văn Tuấn từ Đại học Công nghệ Hà Nội đã nghiên cứu ảnh hưởng của các thông số động lực học đến các hàm mục tiêu trong bài toán động lực học tổng quát của ô tô Nghiên cứu cho thấy khả năng truyền lực của ô tô, bao gồm phanh và tăng tốc, cũng như ổn định quỹ đạo, phụ thuộc vào lực tương tác bánh xe Lực này là hàm của các thông số động lực học, do đó, trong các bài toán điều khiển như ABS, ASR, điều khiển treo, áp suất lốp và chế độ động cơ, các thông số này đóng vai trò là các tham số điều khiển Việc xây dựng một mô hình động lực học tổng quát là cơ sở cho việc điều khiển hệ thống xe hơi hiện đại.
Năm 1968 Trần Công Hoan [36] nghiên cứu cơ sở lý thuyết và thực
9 nghiệm của việc cơ giới hóa khai thác gỗ ở Việt Nam nhờ hệ thống máy kéo bánh tốc độ cao.
Năm 1970 Nguyễn Kính Thảo [35] nghiên cứu động lực học kéo của hệ thống vận chuyển bánh hơi Lâm Nghiệp dùng trong khai thác chọn
Vào năm 1990, Bùi Hải Triều đã phát triển các mô hình chi tiết về hoạt động và cấu trúc của máy kéo bánh hơi, mô tả sự tương tác giữa động cơ và máy điều chỉnh, cùng với các yếu tố như tính đàn hồi và giảm chấn của hệ thống Nghiên cứu cũng phân tích các biến đổi trong mô men quay, tốc độ quay và mô men quán tính của hệ thống truyền lực Tuy nhiên, công trình này chỉ tập trung vào các tác động của các yếu tố đến hệ thống truyền lực mà chưa xem xét đầy đủ các yếu tố ảnh hưởng đến chuyển động của liên hợp máy nói chung.
Nguyễn Can từ Viện Khoa học Lâm nghiệp Việt Nam đã tiến hành nghiên cứu về đặc tính động lực học của máy kéo xích khi hoạt động trên sườn dốc, tập trung vào sản xuất lâm nghiệp tại khu vực đồi phía bắc Việt Nam.
Năm 2008, Nguyễn Đình Tuấn đã thực hiện nghiên cứu về mô hình động lực học cho chuyển động thẳng và quay vòng của xe xích quân sự trong luận án tiến sĩ kỹ thuật tại Học viện Kỹ thuật Quân sự.
HAIDAR QASSIM ALI 2004 ( luận án tiến sĩ), nghiên cứu về quá trình tuần hoàn công suất trong máy kéo hai cầu chủ động.
Nguyễn Văn An Nghiên cứu các chỉ tiêu kéo của máy kéo khi làm việc trên dồi dốc, Luận văn thạc sĩ 1984 Trường Đại học lâm nghiệp.
Phạm Văn Lang và Phạm Văn Ngân đã thực hiện nghiên cứu về khả năng bám và chống lún của phay lồng tự hành, được công bố trong Tạp chí Khoa học công nghệ và quản lý nông nghiệp công nghiệp thực phẩm số 12 năm 1997 Đặng Tiến Hòa cũng đã nghiên cứu một số vấn đề động lực học của liên hợp máy kéo cỡ nhỏ hai bánh trong luận văn thạc sĩ năm 2000 tại Trường Đại học Nông nghiệp 1, Hà Nội.
Nguyễn Điền, Phạm Văn Lang, Nguyễn Xuân Ái, Trịnh Ngọc Vĩnh. Kết quả nghiên cứu về động lực nông nghiệp 1981 - 1990.
Hồ Xuân Năng đã nghiên cứu mô hình tính toán và phân tích phổ của động cơ Diêzen một xi lanh, mang lại kết quả quan trọng trong lĩnh vực cơ điện nông nghiệp và chế biến nông sản Nghiên cứu này góp phần nâng cao hiệu quả sử dụng động cơ trong sản xuất nông nghiệp.
Nguyễn Thanh Quang (2001), Nghiên cứu động học, động lực học và độ bền hệ thống lái trên xe MeKong, Luận án tiến sĩ Đại học Bách khoa HàNội.
MỤC TIÊU, ĐỐI TƯỢNG, PHẠM VI, NỘI DUNG VÀ HƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU
Mục tiêu nghiên cứu
Bài viết xác định các tính chất động lực học của xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn sản xuất tại Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp Dựa trên việc đánh giá các chỉ tiêu động lực học theo sự thay đổi của tải trọng và điều kiện đường sá, bài viết nhằm đề xuất chế độ sử dụng hợp lý cho xe tải trong các tình huống khác nhau.
Đối tượng và phạm vi nghiên cứu
- Đối tượng nghiên cứu là xe tải THACO - FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam chở gỗ rừng trồng, chuyển động trên đường lâm nghiệp.
- Phạm vi nghiên cứu là khảo sát động lực học kéo của xe tải THACO –
FOTON 1.25 tấn chở gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp khi chuyển động thẳng với tải trọng, hệ số cản, bám của đường khác nhau.
Nội dung nghiên cứu
2.3.1.Tổng quan về vấn đề nghiên cứu:
- Công nghệ và thiết bị vận xuất – vận chuyển gỗ rừng trồng.
- Cơ sở động lực học ô tô – máy kéo bánh hơi.
- Tình hình nghiên cứu về động lực học kéo của ô tô – máy kéo.
2.3.2 Khảo sát động lực học kéo của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn sản xuất lắp ráp ở Việt Nam khi vận chuyển gỗ rừng trồng trên đường lâm nghiệp:
- Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn.
- Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO –
- Yếu tố động lực học và đặc tính động lực học của ô tô tải
- Khảo sát quá trình tăng tốc của ô tô tải THACO – FOTON 1.25 tấn.
- Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO – FOTON 1.25 tấn khi tải trọng thay đổi
- Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO – FOTON 1.25 tấn theo khả năng bám.
- Một số đề xuất về chế độ sử dụng xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn khi vận chuyển gỗ.
Mục đích của nghiên cứu thực nghiệm là xác định các thông số đầu vào cho quá trình tính toán động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn Qua đó, nghiên cứu sẽ tính toán được hệ số cản lăn, hệ số bám và độ trượt của xe, nhằm nâng cao hiệu quả vận hành và tối ưu hóa thiết kế phương tiện.
Các thông số đo quan trọng bao gồm lực kéo tại bánh xe chủ động và gia tốc chuyển động của xe Để thực hiện việc đo lường này, chúng tôi sử dụng các thiết bị hiện có tại Trường Đại học Lâm nghiệp, bao gồm cảm biến đo lực, cảm biến đo gia tốc theo nguyên lý tenzo, cùng với phần mềm và thiết bị DMC plus kết nối với máy tính.
Chúng tôi thực hiện thí nghiệm kéo hai xe tải bằng tời cáp, trong đó gắn thiết bị cảm biến đo lực kết nối với DMC plus và máy tính Sau khi hoàn tất lắp đặt và khởi động phần mềm, chúng tôi tiến hành đo trong điều kiện hai xe di chuyển với vận tốc 30 km/h, trong đó một xe chở đầy gỗ và di chuyển trên mặt đường bằng phẳng Để đo gia tốc, chúng tôi cũng kết nối cảm biến gia tốc với máy tính và DMC plus, đặt đầu đo trên cabin của người lái theo phương chuyển động của xe.
Sau khi thực hiện thí nghiệm, chúng tôi đã thu được giá trị lực kéo và gia tốc của xe Ở các thời điểm khác nhau, lực kéo và gia tốc có sự biến đổi khác nhau Do đó, để thuận tiện cho việc tính toán, chúng tôi đã tính giá trị trung bình của lực kéo và gia tốc.
Phương pháp nghiên cứu
Phương pháp nghiên cứu tổng quan bao gồm việc thu thập thông tin từ các kết quả của các đề tài tiến sĩ và thạc sĩ đã được bảo vệ, các tạp chí khoa học, nguồn tài liệu trên internet, cùng với việc nghiên cứu thực tế trong lĩnh vực sản xuất Lâm Nghiệp.
-Nghiên cứu động lực học kéo bằng phương pháp của môn học lý thuyết ô tô máy kéo.
Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm được thực hiện thông qua khảo nghiệm ô tô máy kéo, trong đó các đại lượng không điện được đo bằng thiết bị điện Quá trình này sử dụng các cảm biến và thiết bị đo hiện đại, kết hợp với phần mềm có sẵn tại Trường Đại học Lâm Nghiệp để thu thập và phân tích dữ liệu.
KHẢO SÁT ĐỘNG LỰC HỌC KÉO CỦA Ô TÔ TẢI THACO –
Đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO – FOTON 1.25 tấn
Đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ thể hiện khả năng làm việc của nó thông qua các đường cong mô tả mối quan hệ giữa công suất hiệu quả và mômen hiệu quả với số vòng quay của trục khuỷu Để xây dựng đường đặc tính này, cần thực hiện thử nghiệm trên bệ thử Trong trường hợp không có dữ liệu từ thử nghiệm, có thể áp dụng quan hệ giải tích giữa công suất, mômen và số vòng quay theo công thức thực nghiệm của S.R Lây Đéc Man.
Trong đó: N e , n e - Công suất và số vòng quay của động cơ ứng với một điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài (tọa độ điểm cần tính);
Công suất cực đại của động cơ diesel 4 kỳ với buồng cháy trực tiếp là N max 46Kw, đạt số vòng quay n N 3200v/ph Các hệ số a, b, c được xác định theo loại động cơ, trong đó a=0,5; b=1,5; c=1.
Sử dụng công thức ( 3- 1) với
Các hệ số a,b,c có thể tìm theo tọa độ các điểm đặc trưng
Sau khi tính toán được các giá trị tính tốc độ ngoài N e =f( n e ), M e =f(
Ta có: n e có thể dựng được đường đặc
Bảng 3.1 Giá trị số vòng quay, công suất và mômen quay động cơ. n e
Hình 3.1 Đồ thị đặc tính động cơ
Đồ thị đặc tính tốc độ của động cơ xe tải THACO - FOTON 1.25 tấn cho thấy mô men cực đại đạt 4 Nm tại tốc độ 0 vòng/phút và công suất cực đại là F kW tại tốc độ 200 vòng/phút.
Cân bằng công suất và cân bằng lực kéo của ô tô tải THACO -
Công suất của động cơ ô tô được xác định sau khi trừ đi phần năng lượng tiêu tốn cho ma sát trong hệ thống truyền lực Phần công suất còn lại sẽ được sử dụng để khắc phục các lực cản như lực cản lăn, lực cản không khí, lực cản dốc và lực cản quán tính Mối quan hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các loại công suất cản này được gọi là phương trình cân bằng công suất của ô tô khi di chuyển Phương trình này thể hiện sự cân bằng tổng quát giữa các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất hoạt động của động cơ.
(3-3) Ở đây: N e -công suất phát ra của động cơ;
N t - công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực;
N f - công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn;
N w - công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí;
N i - công suất tiêu hao để thắng lực cản dốc;
N j - công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính;
Trong hệ thống truyền lực của ô tô, công suất tiêu hao do ma sát (N t) và lực cản lăn (N f) luôn có giá trị dương Khi ô tô di chuyển lên dốc, công suất tiêu hao cho lực cản dốc (N i) cũng dương, trong khi khi xuống dốc, giá trị này trở thành âm Đối với công suất tiêu hao do lực cản quán tính (N j), nó có giá trị dương khi ô tô tăng tốc và trở thành âm khi ô tô giảm tốc.
Công suất tiêu hao cho lực cản không khí N w là giá trị dương khi ô tô di chuyển trong điều kiện không có gió, hoặc khi có gió ngược chiều hoặc cùng chiều nhưng tốc độ của ô tô vượt quá tốc độ của gió.
Phương trình cũng có thể biểu thị sự cân bằng công suất tại bánh xe chủ động của ô tô như sau:
N k -công suất của động cơ phát ra tại bánh xe chủ động.
Hiệu suất của hệ thống truyền lực có sự biến đổi tùy thuộc vào trạng thái làm việc và các tỷ số truyền khác nhau Tuy nhiên, trong phạm vi luận văn này, chúng ta sẽ giả định rằng hiệu suất là không đổi và bằng 0,89.
Phương trình được biểu thị dưới dạng khai triển như sau:
Công suất tiêu hao cho lực cản lăn
G -trọng lượng của ô tô; G (m 0 m tt ) f - hệ số cản lăn; f=0.014 v -vận tốc của ô tô; v Km/h#.33
- góc dốc của mặt đường; =0 g (3 1.25) 10 42.5KN m/s;
Công suất tiêu hao cho lực cản không khí N w là:
W -nhân tố cản của không khí với ô tô tải W=(1,8-3,5)
Công suất tiêu hao cho lực cản dốc N là:
Tổng công suất tiêu hao cho lực cản lăn và suất tiêu hao cho lực cản của mặt đường;
Công suất tiêu hao cho lực cản quán tính
N j lực cản dốc được gọi là công
Khối lượng của ô tô được tính bằng công thức M = Mo + Mtt, trong đó Mo là khối lượng không tải và Mtt là khối lượng tải, cho kết quả tổng cộng là 4.25 tấn Gia tốc trọng trường g có giá trị 9.8 m/s², trong khi gia tốc của ô tô j được xác định là 0.14 m/s² Hệ số i phản ánh ảnh hưởng của các khối lượng chi tiết trong động cơ, hệ thống truyền lực và bánh xe, được gọi là hệ số khối lượng quay.
Trong trường hợp ô tô chuyển động trên đường bằng gia tốc ( j
Phương trình có dạng khai triển như sau:
Phương trình cân bằng công suất của ô tô có thể được biểu diễn qua đồ thị, thể hiện mối quan hệ giữa công suất phát ra từ động cơ và các yếu tố liên quan.
Trong quá trình ô tô chuyển động, có 20 công suất cản phụ thuộc vào vận tốc của xe, được biểu thị bằng N f (v) Mối quan hệ giữa số vòng quay của trục khuỷu động cơ n e và vận tốc ô tô v là tỷ lệ thuận, được diễn tả qua công thức v 2 n e r b.
- Số vòng quay của trục khuỷu động cơ ; v/ph;
- Bán kính của bánh xe, m; r b r 0 => r b m r 0 -bán kính của bánhxe; r 0 760mm ;
- hệ số biến dạng của lốp; 0.935 ; i -Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực; t
Mối quan hệ giữa công suất và số vòng quay của trục khuỷu động cơ được biểu thị qua công thức N f (n e ) Đồ thị công suất thể hiện mối liên hệ giữa công suất phát ra của động cơ và các công suất cản khi ô tô chuyển động, phụ thuộc vào vận tốc di chuyển hoặc số vòng quay của trục khuỷu Bằng công thức (3-9), chúng ta có thể xác định giá trị vận tốc V Km/h và tính toán N k.
, N w cản và công suất bánh chủ động trong bảng 3.2.
Bảng 3.2 Giá trị các công suất cản, công suất bánh chủ động động cơ. n v/ph e
Trên trục hoành của đồ thị, các giá trị vận tốc chuyển động v hoặc số vòng quay của trục khuỷu động cơ được thể hiện, trong khi trên trục tung là các giá trị công suất phát ra của động cơ N e và công suất tại bánh xe chủ động.
N k ở các tỷ số truyền khác nhau của hộp số Sau đó lập các đường cong của các công suất cản khi ô tô chuyển động N và N w
Nếu hệ số cản lăn của mặt đường f không đổi khi ô tô di chuyển với vận tốc từ 16.7 đến 22 m/s và góc dốc cũng không thay đổi, thì đường công suất cản N sẽ là một đường thẳng phụ thuộc vào vận tốc v Ngược lại, nếu hệ số cản lăn thay đổi theo vận tốc, N sẽ trở thành một đường cong bậc ba Đối với mỗi loại ô tô, nhân tố cản của không khí W là không đổi.
Nếu đặt các giá trị của đường f (v) , ta được đường cong tổng
+ N w ) cong N w=f(v) lên trên đường cong công suất cản khi ô tô chuyển động
Các vận tốc khác nhau sẽ tương ứng với các tung độ giữa đường cong tổng công suất cản và trục hoành, phản ánh công suất tiêu hao để khắc phục sức cản của mặt đường và không khí Tung độ nằm giữa đường cong tổng công suất cản N N w và đường cong công suất của động cơ tại bánh xe chủ động N k thể hiện công suất dự trữ của ô tô, gọi là công suất dư N d, nhằm khắc phục sức cản dốc khi độ dốc tăng hoặc để tăng tốc ô tô.
Giao điểm A giữa đường cong công suất của động cơ tại bánh xe chủ động N k và đường cong tổng công suất cản N N w trên trục hoành xác định vận tốc lớn nhất v max của ô tô trên loại đường đã cho.
23 công suất dự trữ của ô tô không còn, nghĩa là ô tô không còn khả năng tăng tốc nữa.
Vận tốc lớn nhất của ô tô chỉ đạt được khi xe di chuyển đều trên đường bằng và bướm ga mở hết hoặc thanh răng bơm cao áp đã kéo hết ở số truyền cao nhất Để duy trì vận tốc ổn định thấp hơn vận tốc tối đa trên cùng loại đường, người lái cần giảm bớt bướm ga hoặc điều chỉnh thanh kéo nhiên liệu tương ứng, và có thể cần chuyển về số thấp hơn Ví dụ, để ô tô di chuyển với vận tốc v1, người lái phải giảm ga hoặc điều chỉnh thanh răng để giảm đường cong N k, cắt đường cong tổng công suất cản tại điểm A’ Khi chiếu xuống trục hoành, ta có vận tốc v1, và đường chấm trên đồ thị biểu thị đường cong N k’ khi đã giảm bướm ga hoặc điều chỉnh thanh răng.
3.2.2 Cân bằng lực kéo của ô tô
Lực kéo tiếp tuyến ở bánh xe chủ động của ô tô giúp khắc phục các lực cản chuyển động như lực cản lăn, lực cản dốc, lực cản không khí và lực quán tính Phương trình cân bằng lực kéo của ô tô thể hiện sự cân bằng giữa lực kéo tiếp tuyến và các lực cản này.
Trong trường hợp tổng quát, ta biểu thị như sau:
P -lực kéo tiếp tuyến phát ra ở các bánh xe chủ k
- lực cản lăn; fG cosP f 0.014 42.5 0.595KN ;
- lực cản quán tính P j 0.64KN ;
Trong phương trình (3-10), lực cản lăn luôn dương, trong khi lực cản dốc dương khi ô tô lên dốc và âm khi xuống dốc Lực cản không khí dương khi ô tô di chuyển không có gió, có gió ngược chiều, hoặc gió cùng chiều nhưng tốc độ gió nhỏ hơn ô tô Lực cản quán tính dương khi ô tô tăng tốc và âm khi giảm tốc.
Phương trình (3-10) được biểu thị dưới dạng khai triển như sau:
M e - Mômen xoắn của động cơ; r b -bán kính của bánh xe chủ động;
Theo phương trình (3-11), nếu ta tổng hợp hai lực cản lăn dốc P ta sẽ được lực cản tổng cộng của đường và biểu thị như sau: i
P - lực cản tổng cộng của đường;
- hệ số cản tổng cộng của đường;
Trong đó: f i ; Ở đây: i- độ dốc của mặt đường; i tg ; i 0 f P f G 0.014 42.5 0.595KN
Yếu tố động lực học và đặc tính động lực học của ô tô tải THACO -
3.3.1 Yếu tố động lực học
Khi so sánh tính chất động lực học của các loại ô tô trong các điều kiện làm việc khác nhau, cần có một thông số phản ánh chính xác đặc điểm động lực học của ô tô trên các loại đường khác nhau.
Phương trình cân bằng lực kéo hiện tại đã đưa vào các yếu tố như hệ số cản mặt đường, tốc độ và gia tốc của ô tô, nhưng vẫn chứa nhiều thông số kết cấu như mômen xoắn động cơ, trọng lượng và nhân tố cản không khí Điều này khiến cho việc đánh giá các loại ô tô khác nhau trở nên khó khăn Do đó, cần thiết phải có một thông số đặc trưng cho tính chất động lực học của ô tô mà không bao gồm các chỉ số về kết cấu, và thông số này chính là nhân tố động lực học của ô tô.
Nhân tố động lực học của ô tô, được ký hiệu là "D", là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến Pk và lực cản của không khí Pw, chia cho trọng lượng toàn bộ của ô tô.
Qua biểu thức (3-16) ta nhận thấy rằng trị số của nhân tố động lực học
D chỉ phụ thuộc vào các thông số kết cấu của ô tô, vì vậy nó có thể xác định cho mỗi ô tô cụ thể.
Khi ô tô hoạt động ở số thấp, nhân tố động lực học D sẽ lớn hơn do lực kéo tiếp tuyến cao hơn và lực cản không khí thấp hơn so với khi ô tô ở số cao Để phân tích mối quan hệ giữa nhân tố động lực học D và điều kiện chuyển động của ô tô, ta có thể chuyển lực cản không khí sang vế trái của phương trình và chia cho trọng lượng toàn bộ của ô tô, từ đó nhận được một biểu thức mới.
Kết hợp với biểu thức (3.13) ta được:
Qua biểu thức (3-18) ta có nhận xét sau đây:
Nhân tố động lực học D của ô tô thể hiện khả năng ô tô thắng lực cản tổng cộng và khả năng tăng tốc.
Khi ô tô di chuyển với vận tốc ổn định, gia tốc của nó bằng 0, có nghĩa là lực động lực học bằng tổng hệ số cản của mặt đường Tương tự, trong trường hợp ô tô chạy đều với gia tốc bằng 0 trên mặt đường.
Khi giá trị bằng i = 0, hệ số cản lăn Df tương đương với giá trị động lực học Giá trị này đạt được khi ô tô hoạt động ở số truyền cao nhất và động cơ hoạt động ở chế độ toàn tải, từ đó cho phép ô tô đạt được vận tốc tối đa v_max.
Giá trị nhân tố động lực học D max đạt được khi sức cản của mặt đường được xác định bởi hệ số cản tổng cộng lớn nhất ở số truyền thấp nhất của hộp số.
Các trị số nhân tố động lực học D và tô v max là những chỉ tiêu quan trọng phản ánh tính chất động lực học của ô tô trong trạng thái chuyển động ổn định Để đảm bảo ô tô có thể duy trì chuyển động trong thời gian dài, cần thỏa mãn các điều kiện nhất định theo biểu thức (3-18).
Khi xem xét khả năng trượt quay của các bánh xe chủ động trong quá trình hoạt động, yếu tố động lực học sẽ bị ảnh hưởng bởi điều kiện bám của bánh xe với mặt đường.
Ta có lực kéo tiếp tuyến lớn nhất của các bánh xe chủ động P k max bị giới hạn theo điều kiện bám như sau:
Và nhân tố động lực học tính theo điều kiện bám như sau:
D -nhân tố động lực học theo điều kiện bám;
Để ô tô chuyển động mà không bị trượt quay bánh xe chủ động trong thời gian dài, các yếu tố động lực học của ô tô cần phải đáp ứng điều kiện nhất định.
Kết hợp điều kiện (3.19) và (3.21) để duy trì cho ô tô chuyển động, chúng phải thỏa mãn điều kiện sau đây
Nhân tố động lực học của ô tô D được biểu diễn qua đồ thị, thể hiện mối quan hệ giữa nhân tố động lực học và vận tốc chuyển động của ô tô Đồ thị này cho thấy D phụ thuộc vào vận tốc v, đặc biệt khi ô tô hoạt động với tải trọng đầy và động cơ làm việc ở chế độ toàn tải.
Trên trục tung, chúng ta biểu diễn các giá trị của nhân tố động lực học hoành, trong khi trên trục hoành, các giá trị vận tốc chuyển động của ô tô được đặt Tính toán giá trị nhân tố động lực học theo công thức (3-18) cho kết quả được trình bày trong bảng 3.4.
Bảng 3.4 Giá trị nhân tố động lực học ở các vị trí tay số thứ i n e v/ph v Km/h
Khảo sát quá trình tăng tốc của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn 33 3.5 Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn khi tải trọng thay đổi
Đồ thị nhân tố động lực học D f (v) cho phép xác định sự tăng tốc của ô tô dựa trên hệ số cản của mặt đường đã biết, khi xe chuyển động ở một số truyền bất kỳ với vận tốc xác định.
Dựa vào biểu thức (3.18) và với giá trị đã cho của hệ số cản mặt đường cùng với nhân tố động lực học D, chúng ta có thể xác định khả năng tăng tốc của ô tô một cách chính xác.
Theo công thức (3-23) ta xác định được các giá trị gia tốc ở các vị trí tay số khác nhau kết quả theo bảng 3.5.
Bảng 3.5 Giá trị gia tốc ở các tay số thứ i: v (m/s)
Hình 3.5 Đồ thị gia tốc
Trên đồ thị nhân tố động lực học, đường hệ số cản của mặt đường f(v) được kẻ ra với 5 số truyền của hộp số Ô tô di chuyển trên loại đường có hệ số cản 1, và đường 1 sẽ cắt đường nhân tố động lực học tại số 5 là DV tại điểm A Khi chiếu điểm A xuống trục hoành, ta có thể xác định vận tốc chuyển động lớn nhất của ô tô trên loại đường này, được ký hiệu là v1.
Trên loại đường này, khi ô tô di chuyển với vận tốc v n, khả năng tăng tốc của xe được thể hiện qua các đoạn tung độ ab ở số 3 Hiệu số D cho phép chúng ta xác định gia tốc j dv / dt của ô tô ở vận tốc nhất định trên bất kỳ loại đường nào và ở các tay số khác nhau Chẳng hạn, khi ô tô di chuyển với vận tốc v n trên đường có hệ số cản 2, xe không thể hoạt động ở tay số 3 Các đoạn tung độ cd và ce thể hiện hiệu số D ở tay số 2 và số 1, giúp tăng tốc ô tô.
Khi ô tô di chuyển xuống dốc, nếu độ dốc i lớn hơn hệ số cản lăn của mặt đường, hệ số cản tổng cộng sẽ có giá trị âm, tức là f i 0 hoặc 0 Trong tình huống này, đường biểu diễn hệ số cản tổng cộng sẽ nằm dưới trục hoành.
Theo phương pháp trình bày, khi thay đổi các giá trị vận tốc, ta có thể xác định các giá trị D tương ứng ở từng số truyền khác nhau Sau đó, những giá trị này được thay vào biểu thức để tính toán gia tốc tại từng số truyền theo vận tốc ô tô, tức là j f(v) Kết quả sẽ được biểu diễn trong hệ tọa độ j-v, với trục tung là các giá trị gia tốc j và trục hoành là vận tốc v.
Các đường cong gia tốc j trên đồ thị cho thấy rằng ở những ô tô vận tải, khi số truyền thấp (tỷ số truyền cao), năng lượng tiêu hao để tăng tốc các khối lượng quay sẽ lớn hơn, dẫn đến trị số i cao hơn và gia tốc j giảm rõ rệt Điều này giải thích tại sao đường cong gia tốc ở số 1 thường thấp hơn đường cong gia tốc ở số 2 Đối với ô tô có truyền động thủy cơ, gia tốc có thể đạt được từ 6.
Trong khi tính toán và xây dựng đồ thị tăng tốc của ô tô, ta cần chú ý một số điểm sau:
Giá trị vận tốc nhỏ nhất v min trên đồ thị gia tốc tương ứng với số vòng quay ổn định nhỏ nhất của trục khuỷu động cơ n e min Trong khoảng vận tốc từ 0 đến v min, ô tô bắt đầu giai đoạn khởi hành, lúc này ly hợp bị trượt và bướm ga hoặc thanh răng của bơm cao áp mở dần Thời gian khởi hành này không kéo dài lâu, nên trong tính toán lý thuyết về gia tốc, quá trình trượt của ly hợp có thể được bỏ qua Do đó, khi xây dựng đồ thị, chúng ta bắt đầu từ vận tốc v min.
- Đối với ô tô chở khách khi đạt được vận tốc lớn nhất thì gia tốc j max 0 , vì ở vận tốc này dự trữ công suất không còn nữa.
3.5 Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn khi tải trọng thay đổi.
Trong thực tế, ô tô không phải lúc nào cũng chở đầy tải, và tải trọng hàng hóa cũng như số lượng hành khách có thể thay đổi đáng kể Điều này đặc biệt đúng với các loại ô tô vận tải, và sự thay đổi này còn có thể lớn hơn nữa khi ô tô được sử dụng để kéo móc.
Từ biểu thức tính toán nhân tố động lực học (3.15) ta nhận xét rằng:
Giá trị nhân tố động lực học của ô tô tỷ lệ nghịch với trọng lượng toàn bộ của nó, cho phép tính toán nhân tố động lực học tương ứng với bất kỳ trọng lượng nào bằng một công thức cụ thể.
D x -nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với trọng lượng mới
G -trọng lượng của ô tô khi đầy tải
D -nhân tố động lực học của ô tô tương ứng với khi đầy tải
Khi phân tích đồ thị nhân tố động lực học của ô tô theo tải trọng thay đổi, chỉ cần điều chỉnh tỷ lệ xích trên trục tung của đồ thị cho tải trọng đầy để có được đồ thị cho tải trọng mới Chẳng hạn, với ô tô có tải trọng đầy G, nhân tố động lực học là D Khi tải trọng giảm xuống còn 0.5G, nhân tố động lực học sẽ là 2D Do đó, khi ô tô hoạt động với các tải trọng khác nhau như 25%, 50%, hay 75% của tải trọng đầy, cần phải xác lập nhiều tỷ lệ nhân tố động lực học tương ứng Để giảm thiểu số lượng tỷ lệ cần thiết trên trục tung, có thể xây dựng đồ thị đặc tính động lực học cho ô tô với các tải trọng thay đổi, gọi là đồ thị tia.
Các đường đặc tính động lực học của ô tô được thiết lập ở góc phần tư bên phải của đồ thị, tương ứng với tình huống ô tô có tải trọng đầy Trong khi đó, ở góc phần tư bên trái, từ gốc tọa độ, ta vạch những tia tạo với trục hoành các góc khác nhau.
Như vậy mỗi tia ứng với một tải trọng G x với tải trọng đầy của ô tô. góc
Đồ thị tia trong khu vực chưa đầy tải (45 ứng với G x G) đóng vai trò quan trọng trong việc tính toán sức kéo Nhờ vào đồ thị này, chúng ta có thể giải quyết nhiều nhiệm vụ tính toán khác nhau Theo công thức (2-25), giá trị phần trăm tải trọng kết quả được xác định theo bảng 3.6.
Bảng 3.6 Giá trị phần trăm tải trọng.
Trọng lượng toàn bộ tg tg
Hình 3.6 Đồ thị nhân tố động lực học với tải trọng thay đổi
Xác định nhân tố động lực học D của ô tô khi di chuyển với vận tốc v1 ở tay số 3 và tải trọng 20% quá tải Từ vận tốc v1 trên đồ thị, kẻ đường thẳng song song với trục tung để cắt đường cong.
Tại điểm A, có 39 nhân tố động lực học D Từ điểm A, kẻ một đường thẳng song song với trục hoành cắt tia 20% quá tải tại điểm B (bên trái đồ thị) Tiếp theo, từ điểm B, kẻ một đường thẳng song song với trục tung cắt trục hoành về phía bên trái gốc O tại điểm C Đoạn OC tương ứng với tỷ lệ xích của đồ thị, biểu thị nhân tố động lực học D cần xác định theo điều kiện đã cho.
Đặc tính động lực học của ô tô tải THACO - FOTON 1.25 tấn theo khả năng bám
Để ô tô máy kéo hoạt động hiệu quả, cần đảm bảo rằng khu vực tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường có độ bám tối thiểu, được xác định bởi hệ số bám.
Độ bám của bánh xe là yếu tố quan trọng; nếu hệ số bám thấp, bánh xe có thể bị trượt khi mô men xoắn lớn từ động cơ được truyền đến Tình trạng này thường xảy ra khi bánh xe chủ động ở trên mặt đất lầy hoặc băng, khiến ô tô máy kéo không thể di chuyển về phía trước.
Hệ số bám giữa bánh xe chủ động và mặt đường là tỷ lệ giữa lực kéo tiếp tuyến cực đại tại điểm tiếp xúc của bánh xe với mặt đường và tải trọng thẳng đứng tác động lên bánh xe, được gọi là trọng lượng bám G.
Hệ số bám của bánh xe ô tô máy kéo tương tự như hệ số ma sát trong cơ học, nhưng ngoài yếu tố ma sát, còn có sự ảnh hưởng của mấu bám của bánh xe vào mặt đất.
Cần chú ý rằng lực kéo tiếp tuyến xác định bằng công thức
Lực kéo của động cơ phụ thuộc vào khả năng bám của bánh xe chủ động với mặt đường, quyết định việc sử dụng tối đa sức mạnh của động cơ.
Dựa vào công thức xác định hệ số bám, ta có thể tính toán lực kéo tiếp tuyến cực đại P k max G phát sinh giữa bánh xe chủ động và mặt đường.
Nếu gọi Z là phản lực thẳng góc từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động ta có : Z G
Lúc ấy lực bám P được xác định theo biểu thức sau:
Để bánh xe chủ động không bị trượt khi ô tô máy kéo di chuyển, lực kéo tiếp tuyến cực đại P k max cần phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám P, tức là phải thỏa mãn điều kiện P k max ≤ P M k max là mômen xoắn cực đại truyền tới bánh xe chủ động Trong trường hợp có cả phản lực tiếp tuyến X và phản lực ngang Y tại vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường, điều kiện để bánh xe chủ động không bị trượt được xác định như sau:
Hệ số bám P của bánh xe chủ động với mặt đường phụ thuộc vào véc tơ hợp lực của các lực X và Y Lực bám P tỷ lệ thuận với hệ số bám và trọng lượng bám G Lực kéo tiếp tuyến cực đại P k max bị giới hạn bởi lực bám P, vì vậy để tận dụng tối đa lực kéo tiếp tuyến, cần đảm bảo hệ số bám và trọng lượng bám đạt yêu cầu.
Để động cơ P k max truyền lực hiệu quả nhằm vượt qua các lực cản chuyển động, cần thiết phải tăng lực bám P Điều này có thể đạt được bằng cách nâng cao hệ số bám, tăng G, hoặc kết hợp cả hai yếu tố này.
Ô tô có tính năng cơ động cao thường được trang bị lốp có vấu cao để tăng hệ số bám, từ đó cải thiện lực bám P Ngoài ra, việc sử dụng nhiều cầu chủ động giúp tận dụng toàn bộ trọng lượng của ô tô, tối ưu hóa khả năng bám đường.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám và giá trị của hệ số bám
Hệ số bám giữa bánh xe chủ động và mặt đường phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm nguyên liệu bề mặt đường và lốp, tình trạng mặt đường (khô, ướt, nhẵn, nhám), cấu trúc và hoa lốp, cũng như các điều kiện sử dụng như tải trọng, áp suất lốp, tốc độ di chuyển của ô tô và độ trượt giữa bánh xe và mặt đường.