Khi ô tô dao động sẽ tạo ra nhiều yếu tố ảnh hưởng đến chất lượng vận hành của ô tô.
Đối tượng đầu tiên bị ảnh hưởng là người hoặc hàng hoá được chuyên chở trên xe. Xe chạy "êm"
thì người ngồi trên xe cảm thấy dễ chịu, ngược lại sẽ cảm thấy khó chịu thậm chí ảnh hưởng đến sức khoẻ. Đối với hàng hoá được chuyên chở trên xe, xe chạy "êm", hàng hoá được bảo quản tốt, ngược lại hàng hoá có thể bị hỏng.
Bảng 6.1.
Mức cho phép
Gia tốc (m/s2) Vận tốc (m/s)
Phương Z Phương X,
Y
Phương Z Phương X,
Y 1 Hz
2 Hz 4 Hz 8 Hz
1,10 0,79 0,57 0,55
0,39 0,42 0,80 1,62
20,0 7,1 2,5 1,3
6,3 3,5 3,2 3,2 Người ta dùng khái niệm "độ êm dịu chuyển động" để chỉ mức độ êm dịu của xe khi chuyển động. Không có định nghĩa cụ thể về độ êm dịu chuyển động. Đối với người mức độ êm dịu phụ thuộc cảm nhận của con người. Mỗi người một cảm nhận, không giống nhau; cùng một người cũng tuỳ thuộc sức khoẻ và các yếu tố khác mà ở các thời điểm khác nhau cũng có thể có cảm nhận khác nhau,... Đã có nhiều thí nghiệm để xác định mức độ cảm nhận về độ êm dịu và kết quả thu được rất phân tán.
Các tác giả nghiên cứu về dao động ô tô đã đưa ra nhiều thông số để đánh giá độ êm dịu chuyển động. Tuy vậy thật khó để có thể có một thông số nào đó có thể đánh giá được độ êm dịu chuyển động.
Người ta thấy rằng độ êm dịu được đánh giá bằng tập hợp một số thông số dao động. Trong khuôn khổ của tài liệu này chúng tôi xin nêu ra một số thông số cơ bản sau đây:
Tần số dao động:
Tần số dao động là thông số đầu tiên được dùng để đánh giá độ êm dịu chuyển động có lẽ bởi đây là thông số dễ xác định bằng tính toán và đo đạc. Người ta thấy con người thường xuyên thực hiện một dao động khi đi lại. Khi đi bộ chậm rãi (đi dạo) người ta bước khoảng 60 bước trong một phút. Đây là cơ sở để người ta đưa ra chỉ tiêu về độ êm dịu chuyển động sau đây:
Xe chở người: 60 ÷ 90 lần phút (1 ÷ 1,5 Hz) Xe tải: 90 ÷ 120 lần/phút (1,5 ÷ 2 Hz)
Đây là chỉ tiêu rất sơ bộ, chưa đánh giá được toàn diện độ êm dịu chuyển động. Tuy vậy do tính tiện lợi của nó mà nó vẫn được dùng để đánh giá độ êm dịu khi thiết kế hệ thống treo (chí ít là trong đồ án môn học và đồ án tốt nghiệp đại học hiện nay ở Việt Nam).
Gia tốc và vận tốc dao động
80
Vận tốc và gia tốc dao động liên quan đến năng lượng dao động, năng lượng dao động càng lớn mức độ tác hại của dao động càng lớn. Do vậy hai thông số này cũng là một thông số quan trọng đánh giá độ êm dịu chuyển động. Viện Bảo hộ lao động Việt Nam đã tiến hành một đề tài nghiên cứu về ảnh hưởng của dao động đến sức khoẻ con người đã đưa ra một kết quả như sau:
Mức cho phép với thời gian tác động 480 phút đối với nhóm 1 (hành khách trên các phương tiện giao thông) theo bảng sau (bảng 6.1)
Trong bảng 6.1. ta thấy giá trị cho phép của gia tốc và vận tốc dao động phụ thuộc vào tần số dao động và thời gian dao động (trong bảng là đối với thời gian tác động là 480 phút).
Kết hợp các thông số: tần số, gia tốc và thời gian dao động
Ở các nước phát triển hiện nay người ta thiên về xu hướng kết hợp nhiều thông số. Sau đây là một ví dụ (hình 6.2)
Hình 6.2
81 Từ hình 6.2 cho thấy khoảng tần số dao động 4 ÷ 8 Hz là khoảng mà con người cảm thấy khó chịu nhất (khoảng này chỉ tiêu về gia tốc xuống thấp nhất). Thời gian cũng là một yếu tố quan trọng:
Nếu chỉ trong 1 phút thì con người chịu đựng được gia tốc lớn hơn nhiều khi chịu với thời gian lớn hơn (ví dụ 4 giờ hoặc 8 giờ).
Trên đồ thị này người ta cũng chia cảm giác con người thành 3 mức:
- Mức giảm năng suất lao động - Mức khó chịu
- Mức nguy hiểm đến sức khoẻ.
6.2.2. An toàn động lực học
Khi ô tô không dao động các bánh xe tác động xuống mặt đường một lực bằng trọng lượng toàn bộ xe. Khi ô tô dao động lực tác động từ bánh xe xuống mặt đường và ngược lại sẽ thay đổi. Nếu lực này tăng lên sẽ ảnh hưởng đến độ bền của mặt đường và độ bền các chi tiết khác của ô tô. Nếu lực này giảm đi lại ảnh hưởng đến chất lượng truyền lực (của bánh xe chủ động) và chất lượng phanh.
Giả sử khi dao động lực tác động giữa bánh xe và mặt đường F(t) thay đổi theo thời gian như trên hình 6.3. Lực F(t) thay đổi dao động xung quanh giá trị trung bình Ftb. Theo quy luật thống kê, Ftb bằng lực thẳng đứng tĩnh Ft.
Ta có: F(t) = Ft + Fd(t) (6.8) Trong đó Fd(t) là lực động tác dụng giữa bánh xe và mặt đường.
Người ta đưa ra giá trị:
T T t
Fd F t F
D T
0
1 2
lim (6.9) Hay
N
k
t k
Fd F F
D N
1
1 2 (6.10) Là độ lệch quân phương của lực động.
Từ đó người ta đưa ra giá trị:
Hình 6.3.
Lực tác động giữa bánh xe và mặt đường
82
t Fd
DLC DF (6.11) DLC được gọi là hệ số tải trọng động (Dynamic Load Coefficient)
Và người ta dùng hệ số DLC để đánh giá mức độ tác động của dao động đến mặt đường.
Về khía cạnh để đảm bảo chất lượng kéo và phanh (còn được gọi là "độ bám" giữa bánh xe và mặt đường), có tác giả dùng tỉ số giữa lực tác động thực tế giữa bánh xe và mặt đường và lực tĩnh để đánh giá. Cụ thể:
0,5 Ft
F : giới hạn cảnh báo; 0,3 Ft
F : giới hạn can thiệp; (6.12)
Viện MADI (ΜАДИ - Liên Xô cũ) đưa ra giá trị độ lệch quân phương của dịch chuyển tương đối giữa bánh xe và mặt đường:
T
Z T Z t h t
D T
0
) 2
1 (
lim (6.9)
Trong đó Z(t) là dịch chuyển tâm bánh xe theo chiều thẳng đứng, h(t) là chiều cao nhấp nhô mặt đường. Giá trị cho phép của DZ theo MADI có thể lấy như sau:
[DZ] ≤ δ/3 (6.10) δ = 2,5 cm - được coi là biến dạng của lốp.