Chơng I Lực mômen tác dụng lên ô tô- máy kéo trình chuyển động i ĐƯờng đặc tính tốc độ động Lịch sử phát triển ngành ô tô -máy kéo chứng kiến nhiều loại động khác dùng ôtô- kéo, nhng nguồn động lực dùng ôtô- máy kéo động đốt loại piston Vì để xác định đợc lực hoăc mômen tác dụng lên bánh xe chủ động ôtô máy kéo cần phải nghiên cứu đờng đặc tính tốc độ động đốt loại piston Đờng đặc tính tốc độ động đồ thị phụ thuộc công suất có ích Ne, mômen xoắn có ích Me, tiêu hao nhiên liệu GT suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số vòng quay n theo tốc độ góc trục khuỷu Có hai loại đờng đặc tính đặc tính tốc độ động cơ: Đờng đặc tính tốc độ cục bộ; Đờng đặc tính tốc độ ngoài, gọi tắt đờng đặc tính động Đờng đặc tính tốc độ động nhận đợc cách thí nghiệm động bệ thử Khi thí nghiệm động bệ thử chế độ cung cấp nhiên liệu cực đại, tức mở bớm ga hoàn toàn động xăng đặt bơm cao áp ứng với chế độ cung cấp nhiên liệu hoàn toàn động diesel nhận đợc đờng đặc tính động Nếu bớm ga đặt vị trí trung gian nhận đợc đờng đặc tính cục Nh động đốt có đờng đặc tính tốc độ đờng đặc tính cục tuỳ theo vị trí bớm ga vị trí Trên hình I-1a trình bày đờng đặc tính động xăng hạn chế số vòng quay Loại độngcơ thờng dùng ôtô du lịch đợc dùng ôtô khách Hình I-1a Đờng đặc tính động xăng không hạn chế số vòng quay Số vòng quay nmin trục khuỷu số vòng quay nhỏ mà động làm việc ổn định chế độ toàn tải Khi tăng số vòng quay mômen công suất động tăng lên (hình I-1a) Mômen xoắn đạt giá trị cực đại Mmax số vòng quay nM công suất đạt giá trị cực đại Nmax số vòng quay nN Các giá trị Nmax, Mmax số vòng quay tơng ứng với giá trị nN nM đợc dẫn đặc tính kỹ thuật động Động ôtô làm việc chủ yếu vùng nM nN Khi tăng số vòng quay trục khuỷu lớn giá trị nN công suất giàm, chủ yếu nạp hỗn hộp khí tăng tổn thất ma sát động Ngoài tăng số vòng quay làm tăng tải trọng động gây hao mòn nhanh chi tiết động Vì thiết kế ôtô du lịch số vòng quay trục khuỷu động tơng ứng với tốc độ cực đại ôtô đờng nhựa tốt nằm ngang không vợt 10 20% so với số vòng quay nN Động xăng đặt ôtô tải thờng có phận hạn chế số vòng quay nhằm làm tăng tuổi thọ động Bộ phận hạn chế số vòng quay làm giảm lợng nhiên liệu cung cấp cho động cơ, công suất mômen động giảm số vòng quay trục khuỷu giá trị nN Trên hình I-1b trình bày đờng đặc tính động xăng có phận hạn chế số vòng quay Đờng nét đứt ứng với động phận hạn chế số vòng quay, đờng nét đậm ứng với động có phận hạn chế số vòng quay Hình I-1b Đờng đặc tính động xăng có hạn chế số vòng quay Động diesel đợc dùng ôtô tải, ôtô hành khách ngày dùng ôtô du lịch Động diesel dùng ôtô đợc trang bị điều tốc nhị chế đa chế Hầu hết máy kéo dùng động diesel có trang bị điều tốc đa chế Bộ điều tốc đa chế cho chế độ làm việc động vùng tiêu hao nhiên liệu riêng Hình I-2 trình bày đờng đặc tính động diesel hành trình không tải, động có số vòng quay chạy không nck Khi xuất tải điều tốc tăng lợng nhiên liệu cung cấp vào xilanh động cơ, nhờ công suất mômen quay động tăng lên, đồng thời số vòng quay trục khuỷu động có giảm Khi bơm cao áp dịch chuyển tới ví trí tính toán định (do tác dụng điều tốc) tơng ứng với điểm tiêu hao nhiên liệu riêng công suất động đạt giá trị cực đại (điểm b hình I-2) Công suất cực đại động làm việc có điều tốc đợc gọi công suất định mức động Nn, mômen xoắn ứng với công suất cực đại đợc gọi mômen xoắn định mức Mn, số vòng quay ứng với công suất cực đại đợc gọi số vòng quay định mức nn Khoảng biến thiên tốc độ nck nn phụ thuộc vào độ không đồng điều tốc Các đờng đồ thị nằm khoảng tốc độ từ nck đến nn gọi đờng đồ thị có điều tốc, đờng đồ thị nằm khoảng tốc độ từ nn đến nM gọi đờng đồ thị điều tốc vùng tốc độ từ nck đến nn đờng Ne Me có dạng đờng thẳng Thờng nối với máy kéo, động làm việc gần vùng công suất định mức Hình I-2 Đờng đặc tính tốc độ động diesel Để xét khả thích ứng động tăng tải ngoại lực tác dụng ôtô máy kéo làm việc, ngời ta đa hệ số thích ứng động theo mômen xoắn xác định nh sau: ; Trong đó: k- hệ số thích ứng động theo mômen xoắn; Đối với loại động cơ, hệ số thích ứng theo mômen xoắn có giá trị nh sau: - Động xăng: k = 1,1 1,35 - Động dieze phun đậm đặc: k = 1,1 - Động dieze có phun đậm đặc: k = 1,1 1,15 1,25 Cần ý rằng, tiêu chuẩn thử động để nhận đợc đờng đặc tính nớc khác, mà động nhng thử nớc khác cho giá trị công suất khác Động đặt ôtô máy kéo phát công suất thấp công suất cực đại nhận đợc bệ thử Công suất thực tế mà động công suất cực đại nhận đợc bệ thử nhân với hệ số Hệ số có giá trị nhỏ phụ thuộc vào loại tiêu chuẩn thừa nhận thử, loại động đợc dùng, loại xe ôtô cần đặt động cơ, điều kiện sử dụng chế độ tải động Khi tính toán gần đúng, thừa nhận = 0,8 0,9 Khi đờng đặc tính tốc độ động thực nghiệm, ta xây dựng đờng đặc tính nói nhờ công thức kinh nghiệm S.R.Lây Đécman Việc sử dụng quan hệ giải tích công suất, mômen xoắn với số vòng quay động theo công thức Lây Đécman để tính toán sức kéo thuận lợi nhiều so với dùng đồ đặc tính thực nghiệm, việc sử dụng máy tính ngày trở nên phổ cập Công thức S.R.Lây Đécman có dạng nh sau: ; Trong đó: Ne, ne Công suất hữu ích động số vòng quay trục khuỷu ứng vớ điểm đồ thị đặc tính ngoài; Nmax, nN Công suất có ích cực đại số vòng quay ứng với công suất nói trên; a, b, c hệ số thực nghiệm đợc chọn theo loại động nh sau: Đối với động xăng: a = b = c =1 Đối với động diezel kỳ: a = 0,87; b = 1,13 ; c = Đối với động diesel kỳ có buồng cháy trực tiếp: a = 0,5 ; b = 1,5 ; c=1 Đối với động diesel kỳ có buồng cháy dự bị: a = 0,6 ; b = 1,4 ; c = Đối với động diesel kỳ có buồng cháy xoáy lốc: a = 0,7 ; b = 1,3 ; c = Cho trị số ne khác nhau, dựa theo công thức I-2 tính đợc công suất Ne tơng ứng từ vẽ đợc đồ thị Ne = f(ne) Các giá trị Ne ne tính đợc giá trị mômen xoắn Me động theo công thức sau: I-3 ; Trong đó: Ne- công suất động cơ; kW ; ne Số vòng quay trục khuỷu ; v/ph ; Me- Mômen xoắn động ; N.m ; Có giá trị Ne, Me tơng ứng với giá trị ne ta vẽ đợc đồ thị Ne=f(ne) đồ thị Me=f(ne) Nh sau xây dựng đợc đờng đặc tính động có sở để nghiên cứu tính chất động lực học ôtô máy kéo II Lực kéo tiếp tuyến ô tô 1)Tỷ số truyền hệ thống truyền lực Tỷ số truyền hệ thống truyền lựcđợc xác định theo công thức sau: nc c it = = nb b đây: it tỷ số truyền hệ thống truyền lực; nc -số vòng quay trục khuỷu động cơ; c -tốc độ góc trục khuỷu động cơ; nb -số vòng quay bánh xe chủ động; b - tốc độc góc bánh xe chủ động; Xét mặt kết cấu ô tô tỷ số truyền hệ thống truyền lực tích số tỷ số truyền cụm chi tiết hệ thống truyền lực vậy: i t =i h i p i o i c đây: ih - tỷ số truyền hộp số chính; ip -tỷ số truyền họp số phụ; io - tỷ số ttruyền truyền lực chính; ic tỷ số truyền truyền lực cuối Nếu xe cầu thì: i t =i h i 2.Hiệu suất hệ thống truyền lực Trong trình ô tô làm việc công suất động truyền đến bánh xe chủ động bị mát ma sát chi tiết hệ thống truyền lực khấy dầu.Công suất truyền đến bánh xe chủ động là: N k =N e -N t N e =N t + Nf + N Ni Nj Nk= Nf + N Ni Nj Do Nf =G.f.v.cos ; N =W.v ; N i =G.v.sin ; Nj= G i v.j g đây: Nk- công suất truyền đến bánh xe chủ động; N t -công suất tiêu hao ma sát khuấy đầu hệ thông truyền lực; N e - Công suất hữu ích động cơ; Nf- công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn; N -công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí; Ni-công suất tiêu hao để thắng lực cản lên dốc; N j -công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính; G-trọng lợng ô tô; f- hệ số cản lăn; v- vận tốc ô tô; - góc dốc mặt đờng; W- nhân tố không khí; g-gia tốc trọng trờng; j-gia tốc ô tô; i - hệ số tính đến ảnh hởng khối lợng quay chi tiết Hiệu suất hệ thống truyền lực tỷ số công suất truyền tới bánh xe chủ động Nk công suất hữu ích động Ne t = N k Ne Nt Nt = =1Ne Ne Ne t -hiệu suất hệ thống truyền lực Hiệu suất của hệ thống truyền lực phụ thuộc vào nhiều thông số phụ thuộc vào điều kiện làm việc ô tô nh: chế độ tải trọng, tốc độ chuyển động, chất lợng chết tạo chi tiết, độ nhớt dầu bôi trơn v.v.Hiệu suất hệ thống truyền lực xác định tích số hiệu suất cụm chi tiết hệ thống truyền lực: t = l h c.d c ; đây: l - hiệu suất ly hợp (coi nh 1); h - hiệu suất hộp số hộp số phụ (nếu có); c.d - hiệu suất đăng; - hiệu suất cầu chủ động; c - hiệu suất truyền lực cuối cùng; Thờng hiệu suất hệ thống truyền lực t đợc xác định thực nghiệm : Loi xe Ô tô du lịch Ô tô tải với truyền lực cấp Ô tô tải với truyền lực hai cấp Máy kéo Giá trị trung bình t 0,93 0,89 0,85 0,88 3.Mômen xoắn bánh xe chủ động lực kéo tiếp tuyến Mômen xoắn bánh xe chủ động tác động vào mặt đờng lực P ngợc chiều chuyển động ô tô.Nhờ tác dụng tơng hỗ đờng bánh xe bánh xe chịu lực Pk tác dụng từ mặt đờng có giá trị P=Pk có chiều với chiều chuyển động ô tô.Lực Pk đợc gọi lực kéo tiếp tuyến bánh chủ động Nh lực kéo tiếp tuyến phản lực từ đờng tác dụng lên bánh xe chủ động theo chiều với chiều chuyển động ô tô Lực kéo tiếp tuyến Pk xe chuyển động ổn định V=hằng số Mk=Me.i t t Pk= M k M e ih i p i0 ic t = (1) rk rk : rk- bán kính đặt lực Pk với sai số không lớn lấy bán kính làm việc bánh xe rb (1) trở thành: M k M e ih i p i0 ic t Pk= = rb rb Lực kéo tiếp tuyến Pk xe chuyển động không ổn định: M 'k =Mk Nj M k' M k Pj; P = = rb rb G N j = i v.j g G P j = i j g i xác định theo công thức thực nghiệm i =(1,05 0,05).i 2h ' k Dấu (+):Thành phần lực cản xe chuyển động tăng tốc; (-):Thành phần lực cản xe chuyển động giảm tốc Trong đó: N j - công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính; P j -Lực cản quán tính Nh vây nhờ lực kéo tiếp tuyến Pk mà ô tô thắng đợc lực cản để chuyển động phía trớc III LựC BáM CủA BáNH XE CHủ Động hệ số bám Lực bám bánh xe chủ động hệ số bám : Để cho ôtô máy kéo chuyển động đợc vùng tiếp xúc bánh xe mặt đờng phải có độ bám định đợc đặc trng hệ số bám Nếu độ bám thấp bánh xe bị trợt quay có momen xoắn lớn truyền từ động đến bánh xe chủ động lúc ôtô máy kéo tiến vè phía trớc trờng hợp thớng xảy bánh xe chủ động đứng mặt đất lầy đứng băng Hệ số bám bánh xe chủ động với mặt đờng tỷ số giữ lực kéo tiếp tuyến cực đại tải trọng thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động Trọng thẳng đứng thờng gọi trọng lợng bám G = p k max G (I 12) Để dễ hình dung xem hệ số bám tơng tự nh hệ số ma sát hai vật thể học nhiên bánh xe ôtô máy kéo ma sát có bám mấu bám bánh xe tác dụng vào đất Cần ý lực kéo tiếp tuyến xác định công thức (I-11) theo khả động cơ, nhng lực kéo đợc sử dụng hết hay không phụ thuộc vào khả bám bánh xe với mặt đờng Từ công thức (I-12) xác định lực kéo tiếp tuyến cực đại phát sinh theo điều kiện bám bánh xe chủ động với mặt đờng nh sau: p k max = G (I-13) Nếu gọi z phần lực thẳng góc từ mặt đờng tác dụng lên bánh xe chủ động ta có:z= G `Lúc lực bám p = z (I-14) Để cho bánh xe chủ động không bị trợt quay ôtô máy kéo chuyển động lực kéo tiếp tuyến cực đại p kmaxtính theo công thức (I-11) phải nhỏ lực bám p tính theo công thức (I-14) nghĩa phải thoả mãn điều kiện pkmax p (I-15) hay M k max z rb (I-16) Mkmax- mômen cực đại truyền tới bánh xe chủ động Trong trờng hợp chung vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đờng có phản lực tiếp tuyến X phản lực ngang Y đờng lên bánh xe chủ lực điều kiện để bánh xe chủ động không bị trợt : (I-17) X + Y p ' ; Giá trị p ' = ' z (I-18) : - hệ số bám bánh xe chủ động với mặt đờng theo hớng vectơ hợp lực lực X Y Từ biểu thức (I-14)théy lực bám p tỷ lệ thuận với hệ số bám trọng lợng bám G mà lực kéo tiếp tuýên cực đại pkmax cho lên muốn sử dụng hết lực kéo tiếp tuyến p kmax động truyền xuống để thắng lực cản truyển động cần thiết phải tăng lực bám p nghĩa phải tăng hệ số bán hay tăng G tăng hai Điều thể ôtô có tính ng cao Để tăng lực bám p ôtô dùng lốp có vấu cao nhằm tăng hệ số bám ding nhiều cầu chủ động để sử dụng toàn trọng lợng ôtô làm trọng lợng bám Đối với máy kéo máy kéo làm việc đồng lầy ngời ta lắpc bám trục chủ động loại bánh xe có vấu cao để tăng hệ số bám lắp thêm trọng khối phụ thuộc vào bánh lốp chủ động dùng tăng trọng lợng bám bánh xe chủ động Ngoài dùng máy kéo hai cầu chủ động để sử dụng toàn trọng lợng máy kéo làm trọng lợng bám Nhờ biện pháp nói mà lực bám tăng lên bánh xe chủ động không bị trợt quay chỗ để ôtô máy kéo chuyển động bình thờng 2.Các lực cản chuyển động ô tô máy kéo : Hệ số bám bánh xe chủ động với mặt đờng phụ thuộc trớc hết vào nguyên liệu bề mặt đờng nguyên liệu chế tạo lốp, vào tình trạng mặt đờng (kho, ớt , nhẵn v.v.) vào kết cấu dạng hoa lốp phụ thuộc vào điều kiện sử dụng khác nh tải trọng tác dụng lên bánh xe áp suất lốp, tốc độ chuyển động ôtô máy kéo độ trợt bánh xe chủ động với mặt đờng Trên hình (I-4) trình bày số đồ thị phụ thuộc hệ số bám vào áp suất lốp (hình I-4a), vào tốc độ chuyển động ôtô (hình I-4b), vào tải trọng lên bánh xe chủ động với mặt đờng (hình I-4d) Hình I-4 Ta thấy theo sơ đồ ôtô chuyển động chiu lực cản lăn nh: Pf1,Pf2,Mf1,Mf2,P,Pm 1) Lực cản lăn Pf1, Pf2 Lực cản lăn phát sinh biến dạng lốp mặt đờng,do tao thành vết đờng ma sát bề mặt tiếp xúc đờng lốp Lực cản lăn có phơng song song với mặt đờng ngợc chiều chuyển động vùng tiếp xúc với mặt đờng với bánh xe.Trong trờng hợp xe có xu hớng bị kéo xuống lên lực cản lăn có chiều hớng lên Ta có Pf = Pf1 + Pf2 Mà Pf1 = Z1 f1 Pf2= Z2.f2 f1,f2 hệ số cản lăn tơng ứng bánh trớc bánh sau Nếu ta coi f1=f2=f Vậy ta có Pf =( Z1+Z2)f= f.G (Z1+ Z2 =G) Cần ý f phu thuộc nhiều vào nhiều yếu tố,tảI trọng G,vật liệu chế tạo,áp suất không khí lốp tính chất lý đờng để giảm f (Pf) xe chạy đờng cứng tăng áp suất không khí lốp,trên đờng mềm phải giảm áp suất xuống 2) Lực xuống dốc Pi Khi ôtô máy kéo chuyển động dốc trọng lợng G coi nh gồm hai lực thành phần Lực G.cos thẳng góc với mặt đờng lên bánh z1 z2 Thành phần thứ hai Gsin cản lại chuyển động xe lên dốc lên đợc gọi lực cản lên dốc, biểu thị pi Nh pi có giá trị sau: pi = Gsin Mức độ dốc mặt đờng đợc thể qua góc dốc qua độ dốc i Độ dốc i đờng đợc xác định theo biểu thức: i= D = tg ; T D,T kích thớc đờng dốc Khi góc dốc nhỏ xem i= tg = sin lúc lực cản lên dốc có dạng : pi = Gsin= Gi Trờng hợp ôtô máy kéo chuyển động xuống dốc lực p i chiều với chiều chuyển động xe lúc lực p i thành lực hỗ trợ chuyêng động ôtô máy kéo Do xe lên dốc p i lực cản có dấu (+) xuống dốc lực đẩy hay lực chủ động có dấu (-) biểu thức Trong trờng hợp Pi lực đẩy Trong lý thuyết ôtô máy kéo ngời ta dùng khái niệm lực cản tổng cộng đờng P tổng lực cản lăn lực cản lên dốc : P = Pf Pi = G(fcos sin) G(f i) Dấu cộng xe lên dốc dấu trừ xe xuống dốc đại lợng f i đợc gọi hệ số cản tổng cộng đờng ký hiệu =(f i) Vậy P= G(fcos sin) Hệ số cản tổng cộng đờng hệ số cản lằn f cộng lên dốc trừ xuống dốc độ dốc i Lực cản tổng cộng đờng trọng lợng ôtô nhân với hệ số cản tổng cộng đờng Trong trờng hợp biểu thức lấy dấu trừ 3)Lực cản không khí Khi ôtô chuyển động làm thay đổi áp suất không khí bề mặt nó, làm suất dòng xoáy khí phần sau ôtô gây ma sát giửa không khí với bề mặt chúng phát sinh lực cản không khí P lực cản không khí đặt tâm diện tích cản diên ôtô cách mặt đờng độ cao hg Thực nghiệm chứng tỏ P =K.F.V02 Trong : K : hệ số cản không khí (NS2/m4) F : diện tích cản diện ôtô máy kéo V0 : tốc độ tơng đối ôtô không khí (m/s) Chú ý : lực cản P phụ thuộc vào môi trờng không khí hay phụ thuộc vào tốc độ tơng đối ôtô không khí V0 phảI tinh đến ảnh hởng gió V0= V+Vg V : vận tốc ôtô Vg : vận tốc gió, (+) chuyển động ngợc chiều gió (-) chuyển động chiều gió Mặt khác ta có K.F = => P= V02 nhân tố cản không khí (NS2/m2) Trong thực tế việc xác định F chở lên khó khăn nên ta dùng công thức gần ôtô tải F= B.H Du lich F=0.8 B0.H Ta có B :chiều rộng sở xe ôtô B0:chiều rộng lớn xe ôtô H: chiều cao max ôtô Ta có bảng thông số Loại xe K; F; W; Ns m M2 Ns2/m2 0,2- 0,35 1,6- 2,8 0,3- 0,9 Ôtô du lịch - vỏ kín - vỏ hở Ôtô tải Ôtô khách (vỏ loại tàu) 0,4- 0,5 1,5- 2,0 0,6- 1,0 0,6- 0,7 3,0-5,0 1,8- 3,5 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1,0-2,6 0,13- 0,15 1,0- 1,3 0,13- 0,18 Ô tô đua Chú ý kéo moóc theo sau hệ số K tăng từ -32% tuỳ theo moóc đợc bố trí sát xa ôtô Lực quán tính ôtô máy kéo Khi ôtô máy chuyển động không ổn định xuất lực quán tính Lực quán tính pj gồm thành phần sau: - lực quán tính gia tốc khối lợng chuyển động tịnh tiến ôtô ký hiệu Pj : Lực quán tính gia tốc khối lợng chuyển động quay cảu ôtô máy kéo ký hiệu Pj Nh lực quán tính pj tác động lên ôtô chuyển động : Pj = Pj + Pj Lực quán tính Pj đợc xá định theo biểu thức sau Pj = mj = Pj nhỏ nên ta có Pj= Pj.j = G j g j Trong đó: G - trọng lợng ôtô máy kéo j hệ số ảnh hởng khối lợng quay Thực nghiệm j =1,05 0.05ih2 (+) xe tăng tốc, (-) xe giảm tốc j= dv gia tốc tịnh tiến ôtô máy kéo dt G j g Để xác định lực quán tính gia tốc khối lợng chuyển động ôtô máy kéo gây lên cần phải xét mômen xoắn chuyền đến bánh xe chủ động không ổn định 5) lực kéo moóc kéo ôtô Khi ôtô kéo moóc nằm theo phơng ngang Pm= n.Q. Trong : Q :Là trọng lợng toàn moóc kéo n: số lợng moóc kéo ô tô :Lá hệ số cản tổng cộng mặt đờng 6) Điều kiện ôtô chuyển động Để chô ôtô máy kéo chuyển động đợc mà không bị trợt quay lực kéo tiếp tuyến sinh vùng tiếp xúc bánh xe chủ động mặt đờng phải lớn tổng lực cản chuyển động nhng phải nhỏ lực bám bánh xe với mặt đờng, nghĩa : Pf - Pi + P - Pj +Pm Pk1+ Pk2 p 4.3 Tờng hợp xe phanh chuyển động đờng không kéo moóc cầu chủ động ( lực cản dốc, lực cản moóc) G trọng lợng hoàn toàn ôtô; pk lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động pf1 lực cản lăn bánh xe bị động Pf2 lực cản lăn bánh xe chủ động p - lực cản không khí pj lực quán tính ôtô chuyển động ; z1 , z2 phản lực pháp tuyến mặt đờng tác dụng lên bánh xe trớc sau; Mf1 momen cản bánh xe bị động Mf2 momen cản bánh xe chủ động; Khi ôtô máy kéo chuyển động có lực cản sau tác dụng : - Lực cản lăn - Lực cản lên dốc - Lực cản không khí - Lực cản quán tính chuyển động không ổn định; - Lực cản móc kéo Lực cản lăn Khi bánh xe chuyển động mặt đờng có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đờng ngợc với chiều chuyển động vùng tiếp xúc bánh xe với mặt đờng Lực cản lăn phát sinh có biến dạng lốp đờng tạo thành vết bánh xe đờng ma sát bề mặt tiếp xúc lốp đờng.Coi lực cản ngoại lực tác dụng lên bánh xe chuyển động đợc xác định theo công thức pf = pf1 + pf đây: pf Lực cản lăn ôtô Các lực cản lăn pf1 pf2 bánh xe trớc sau có giá trị nh sau có giá trị nh sau: pf1= z1.f1 pf2= z2f2 : f1, f2- hệ số cản lăn tơng ứng bánh trớc bánh sau Nếu coi hệ số cản lăn bánh trớc f1 bánh sau f2 nh ta có : f1= f2= f Lúc : pf = (z1+z2)f= fGcos góc - góc đối mặt đờng Khi ôtô máy kéo chuyển động đờng nằm ngang thì: Pf=fG :f hệ số cản lăn nói chung ôtô máy kéo Lực cản không khí Một vật thể chuyển động môi trờng không khí gây nên chuyển dịch phần tử không khí bao quanh tạo lên ma sát không khí với bề mặt cuả vật thể Khi ôtô máy kéo chuyển động làm thay đổi áp suất không khí bề mặt nó, làm suất dòng xoắy khí phần sau ôtô máy kéo gây ma sát giửa không khí với bề mặt chúng phát sinh lực cản không khí p lực cản không khí đặt tâm diện tích cản diên ôtô cách mặt đờng độ cao h Lực cản không khí ôtô máy kéo tính biểu thức : p = KFv o2 đây: K hệ số cản không khí phụ thuộc vào dạng ôtô chất lợng bề mặt phụ thuộc vào mật độ không khí Ns / m ; F Diện tích cản diện ôtô máy kéo nghĩa diện tích hình chiếu ôtô máy kéo bề mặt phẳng vuông góc với trục dọc chúng , m2 ; vo tốc độ tơng đối giữ ôtô không khí, m/s Tốc độ chuyển động tơng đối vo ôtô xẽ : vo = v v g Trong : V vận tốc ôtô vg vận tốc gió Dấu cộng tốc độ ôtô gió ngợc chiều, dấu trừ chúng chiều Tích số KF đợc nhân tố cản không khí ký hiệu vv, tính theo Ns m W= KF Từ biểu thị : p = Wvo2 Loại xe K; F; W; Ns m M2 Ns2/m2 Ôtô du lịch - vỏ kín 0,2- 0,35 1,6- 2,8 0,3- 0,9 - vỏ hở 0,4- 0,5 1,5- 2,0 0,6- 1,0 Ôtô tảI 0,6- 0,7 3,0-5,0 1,8- 3,5 Ôtô khách (vỏ loại tàu) 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1,0-2,6 0,13- 0,15 1,0- 1,3 0,13- 0,18 Ô tô đua Lực quán tính ôtô máy kéo Khi ôtô máy chuyển động không ổn định xuất lực quán tính Lực quán tính pj gồm thành phần sau: - lực quán tính gia tốc khối lợng chuyển động tịnh tiến cuae ôtô máy kéo, ký hiệu pj : Lực quán tính gia tốc khối lợng chuyển động quay cảu ôtô máy kéo ký hiệu pj Nh lực quán tính pj tác động lên ôtô máy kéo chuyển động : pj = pj + pj Lực quán tính pj đợc xá định theo biểu thức sau p j ' = Trong đó: G j g G - trọng lợng ôtô máy kéo j= dv - gia tốc tịnh tiến ôtô máy kéo dt Để xác định lực quán tính gia tốc khối lợng chuyển động ôtô máy kéo gây lên cần phải xét mômen xoắn chuyền đến bánh xe chủ động không ổn định ta có mômen xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động chuyển động ổn định M k = M e it t Khi ôtô máy kéo chuyển động không ổn định mômen xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động xẽ là: M ' k = M e it t I e e it t I n n in n I b b Trong đó: Ie mômen quán tính bánh đà động chi tiết quay khác động quy dẫn trục khuỷu In - mômen quán tính chi tiết quay thứ n hệ thống truyền lực trục quay Ib - mômen quán tính bánh xe chủ động trục quay e -gia tốc góc trục khuỷu động n gia tốc góc tri tiết quay thứ n hệ thống truyền lực b gia tốc bánh xe chủ động it tỷ số truyền hệ thống truyền lực in tỷ số truyền tính từ chi tiết quay thứ n hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động t hiệu suất hệ thống truyền lực n hiệu suất tính từ chi tiết quay thứ n hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động Thành phần thứ hai biểu thức (I-43) chuyển động không ổn định gây lên đợc biểu thị Mj nghĩa : Mk=Mk- Mj ` Trong : I e it2 t + I n i n2 n + I b M j = j rb Nh mj mômen lực quán tính chi tiết quay động cơ, hệ thống truyền lực đợc quy dẫn trục bánh xe chủ động kể mômen lực quán tính bánh xe chủ động khi ôtô máy kéo chuyển động không ổn định, cần ý mômen có chiều ngợc với chiều gia tốc góc bánh xe chủ động Lực quán tính gia tốc khối lợng vận động quay gây lên đợc xác định theo công thức : I e it2 t + I n in2 n + I b pj=j rb2 Mômen quán tính chi tiết vận động quay hệ thống truyền lực bỏ qua khối lợng chúng nhỏ nhiều so với khối lợng bánh đà I i + I khối lợng bánh xe biểu thức viết nh sau: p j " = e t t b j G I e it2 t + I b j : p j = + rb2 g I e it2 t + I b = + Grb2 I e it2 t + I b g Biểu thị: i = + Gr b rb G g j g Lúc ta lại có : p j = i p' j = i G j g Trong i hệ số tính đến ảnh hởng khối lợng vận động quay Hệ số i xác định theo công thức kinh nghiệm nh sau: i =1+ i i 2h + Trong đó: gI b I e io2 t g 1= 2= 2 Grb Trong công thức trên: ih tỷ số truyền hộp số ; io tỷ số truyền truyền lực hệ số , có giá trị gần sau đây: 0,05 Grb =1,05+0,05i 2h Vậy 4.Lực phanh sinh bánh xe Khi ngời lái tác dụng vào bàn đạp phanh cấu phanh tạo mô men ma sát gọi mô men phanh MP Nhằm hãm bánh xe lại Lúc bánh xe xuất phản lực tiếp tuyến PP ngợc với chiều chuyển động Phản lực tiếp tuyến đợc gọi lực phanh xác định theo biểu thức : PP = MP rb : MP - mô men phanh tác dụng lên bánh xe PP - lực phanh tác dụng điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đờng rh - bán kính làm việc bánh xe Lực phanh lớn bị giới hạn điều kiện bám bánh xe với mặt đờng , nghĩa : Ppmaz = P = Zb đây: Ppmaz - lực phanh cực đại sinh từ khả bám bánh xe với mặt đờng ; P - lực bám bánh xe với mặt đờng ; Zb - phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe ; - hệ số bám bánh xe với mặt đờng Khi phanh bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, bánh xe có mô men quán tính Mjb tác dụng , mô men với chiều chuyển động bánh xe ; có mô men cản lăn Mf tác dụng , mô men ngợc với chiều chuyển động có tác dụng hãm bánh xe lại Nh phanh bánh xe lực hãm tổng cộng Ppo Ppo = M p + M f M jb rb = Pp + M f M jb rb Trong trình phanh ô tô , mô men phanh sinh cấu phanh tăng lên , đến lúc dẫn đến trợt lê bánh xe Khi bánh xe bị trợt lê hoàn toàn hệ số bám có giá trị thấp (xem đồ thị hình I - 4d) , bánh xe bị trợt le hoàn toàn lực phanh sinh bánh xe mặt đờng nhỏ nhất, dẫn tới hiệu phanh thấp Không , bánh xe trớc bị trợt le làm tính dẫn hớng phanh, bánh xe sau bị trợt lê làm tính ổn định phanh Vì để tránh tợnh trợt lê hoàn toàn bánh xe (tức không để bánh xe bị hãm cứng phanh) ô tô đại có đặt chống hãm cứng bánh xe phanh Từ biểu thức (XI -2) thấy muốn có lực phanh lớn cần có hệ số bám có giá trị cao mà phải có phản lực pháp tuyến Zb lớn Cũng để sử dụng hết toàn trọng lợng bám ô tô cần phải bố trí cấu phanh tất bánh xe ô tô Trong trình phanh xe , động (khi ô tô chuyển động xuống dốc ) xe bị tiêu hao cho ma sát tróng phanh má phanh , lốp mặt đờng nh để khắc phục sức cản lăn , sức cản không khí , ma sát hệ thống truyền lực , ma sát động Năng lợng bị tiêu hao trình phanh phụ thuộc vào chế độ phanh xe Mô men phanh cành tăng biến thành nhiệu trống phanh má phanh nh trợt lê lốp mặt đờng tăng, lợng đẻ khắc phục sức cản khác tơng đối nhỏ Khi bánh xe bị hãm cứng hoàn toàn công ma sát trống phanh má phanh nh cản lăn hoàn toàn , tất lợng hầu nh biến thành nhiệt khu vực tiếp xúc lốp mặt đờng Sự trợt dọc ảnh hởng xấu đến tính ổn định ngang xe 4.4 Xe chuyển động cầu chủ động kéo moóc Khi xe đứng yên dốc thí xe chịu lực tác dụng lên nh hình vẽ ta có: G : Trọng lợng toàn ôtô Pk1 : Lực kéo bánh xe chủ động cầu trớc Pk2 : Lực kéo bánh xe chủ động cầu sau Mf1,Mf2 : mômen cản lăn cua bánh trớc sau Pf1, Pf2 :lực cản lăn bánh xe trớc va bánh xe sau Pj :lực quán tính xe Pm :lực cản moóc kéo Z1,Z2 : phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe P : Lực cản không khí a : khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trớc b : khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau L : chiều dài sở xe ( L= a + b ) Ta thấy theo sơ đồ ôtô chuyển động chiu lực cản lăn nh: Pf1,Pf2,Mf1,Mf2,P,Pm Lực cản lăn Pf1, Pf2 Lực cản lăn phát sinh biến dạng lốp mặt đờng,do tao thành vết đờng ma sát bề mặt tiếp xúc đờng lốp Lực cản lăn có phơng song song với mặt đờng ngợc chiều chuyển động vùng tiếp xúc với mặt đờng với bánh xe.Trong trờng hợp xe có xu hớng bị kéo xuống lên lực cản lăn có chiều hớng lên Ta có Pf = Pf1 + Pf2 Mà Pf1 = Z1 f1 Pf2= Z2.f2 f1,f2 hệ số cản lăn tơng ứng bánh trớc bánh sau Nếu ta coi f1=f2=f Vậy ta có Pf =( Z1+Z2)f= f*G (Z1+ Z2 =G) Cần ý f phu thuộc nhiều vào nhiều yếu tố,tảI trọng G,vật liệu chế tạo,áp suất không khí lốp tính chất lý đờng để giảm f (Pf) xe chạy đờng cứng tăng áp suất không khí lốp,trên đờng mềm phải giảm áp suất xuống 2)Lực cản không khí Suất chuyển dịch phần tử bao quanh gây nên ma sát không khí với bề mặt tiếp xúc ôtô Thực nghiệm chứng tỏ P =K.F.V02 Trong : K : hệ số cản không khí (NS2/m4) F : diện tích cản diện ôtô máy kéo V0 : tốc độ tơng đối ôtô không khí (m/s) Chú ý : lực cản P phụ thuộc vào môi trờng không khí hay phụ thuộc vào tốc độ tơng đối ôtô không khí V0 phảI tinh đến ảnh hởng gió V0= V+Vg V : vận tốc ôtô Vg : vận tốc gió, (+) chuyển động ngợc chiều gió (-) chuyển động chiều gió Mặt khác ta có K.F = => P= V02 nhân tố cản không khí (NS2/m2) Trong thực tế việc xác định F chở lên khó khăn nên ta dùng công thức gần ôtô tải F= B.H Du lich F=0.8 B0.H B :chiều rộng sở xe ôtô B0:chiều rộng lớn xe ôtô H: chiều cao max ôtô Ta có bảng thông số Loại xe K; F; W; Ns m M2 Ns2/m2 Ôtô du lịch - vỏ kín 0,2- 0,35 1,6- 2,8 0,3- 0,9 - vỏ hở 0,4- 0,5 1,5- 2,0 0,6- 1,0 Ôtô tảI 0,6- 0,7 3,0-5,0 1,8- 3,5 Ôtô khách (vỏ loại tàu) 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1,0-2,6 0,13- 0,15 1,0- 1,3 0,13- 0,18 Ô tô đua Chú ý kéo moóc theo sau hệ số K tăng từ -32% tuỳ theo moóc đợc bố trí sát xa ôtô 3)lực kéo moóc kéo ôtô Khi ôtô kéo moóc nằm theo phơng ngang Pm= n.Q. Trong : Q :Là trọng lợng toàn moóc kéo n: số lợng moóc kéo ô tô :Lá hệ số cản tổng cộng mặt đờng kéo cày nông nghiệp lực cản lớn lúc kéo cày Pm =k0 a.b k0:hệ số diện đất a : độ sâu luống cày b :chiều rộng làm việc lỡi cày Hệ số k0 có giá trị nh sau Loại đất Đất pha cát Đất nặng Đất sét Đất nặng *)Mô men cản lăn Mf =Mf1 + Mf2 Mặt khác Mf1 = Pf1.rd k (MN/m2) 0.02 - 0.035 0.035 - 0.055 0.055 - 0.080 0.08 - 0.100 Mf2 = Pf2.rd rd bán kinh làm việc bánh xe( bán kính động lực học bánh xe ) 4) Điều kiện ôtô chuyển động Để chô ôtô máy kéo chuyển động đợc mà không bị trợt quay lực kéo tiếp tuyến sinh vùng tiếp xúc bánh xe chủ động mặt đờng phải lớn tổng lực cản chuyển động nhng phải nhỏ lực bám bánh xe với mặt đờng, nghĩa : Pf + P - Pj +Pm Pk1+ Pk2 P 4.5 Trờng hợp xe đứng yên dốc kéo moóc cầu chủ động Khi xe đứng yên dốc thí xe chịu lực tác dụng lên nh hình vẽ ta có: G : Trọng lợng toàn ôtô Pf1 :lực cản lăn bánh xe bị động Pf2 : lực cản lăn bánh xe chủ động Pi :lực cản lên dốc Pm :lực cản moóc kéo Z1,Z2: phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe cầu trớc cấu sau Mp1 :mômen phanh bánh xe bị động Mp2 :mômen phanh bánh xe chủ động a : khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trớc b : khoảng cách từ trọng tâm đến cầu sau L : chiều dài sở xe ( L= a + b ) Khi xe ôtô đứng yên dốc có lực tác đông vào - Lực cản lăn - Lực cản dốc - Lực cản moóc kéo Lực phanh Lực cản lăn Pf Lực cản lăn có phơng song song với mặt đờng ngợc chiều chuyển động vùng tiếp xúc với mặt đờng với bánh xe.Trong trờng hợp xe có xu hớng bị kéo xuống lên lực cản lăn có chiều hớng lên Lực cản lăn phát sinh biến dạng lốp mặt đờng,do tao thành vết đờng ma sát bề mặt tiếp xúc đờng lốp Ta có Pf = Pf1 + Pf2 Mà Pf1 = Z1 f1 Pf2= Z2.f2 f1,f2 hệ số cản lăn tơng ứng bánh trớc bánh sau.trong trờng hợp loại đờng ta coi f1=f2=f Vậy ta có Pf =( Z1+Z2)f= f.G.cos Lực Cản Dốc Khi ôtô dốc trọng lợng toàn ôtô G đợc tách thành thành phần lực : -Gcos vuông góc với mặt đờng -Gsin song song với mặt đờng -cả lực đặt trọng tâm ôtô -Gcos tác dụng lên mặt đờng gây phản lực Z1,Z2 bánh xe -Gsin làm cho bánh xe bị kéo xuống dốc lực gọi lực cản dốc Pi Ta có Pi =Gsin Mức độ dốc mặt đờng thể qua góc dốc độ dốc D Độ dốc i đợc xác định theo công thức i= T = tg Khi [...]... lớn nhất của xe tô H: chiều cao max của tô Loại xe K; F; ; Ns 2 m 4 M2 Ns2/m2 tô du lịch - vỏ kín 0,2- 0,35 1, 6- 2,8 0,3- 0,9 - vỏ hở 0,4- 0,5 1, 5- 2,0 0,6- 1, 0 tô tảI 0,6- 0,7 3,0-5,0 1, 8- 3,5 tô khách (vỏ loại tàu) 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua 4 Lực quán tính của tô máy kéo Khi tô máy chuyển động không ổn định sẽ xuất hiện lực quán tính Lực quán tính pj gồm... 3,0-5,0 1, 8- 3,5 tô khách (vỏ loại tàu) 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua 3 Lực quán tính của tô máy kéo Khi tô máy chuyển động không ổn định sẽ xuất hiện lực quán tính Lực quán tính pj gồm các thành phần sau: - lực quán tính do gia tốc các khối lợng chuyển động tịnh tiến cuae tô máy kéo, ký hiệu là pj : Lực quán tính do gia tốc các khối lợng chuyển động quay cảu tô. .. trớc và cầu sau; Mf1 m men cản ở bánh xe bị động; Mf2 m men cản ở bánh xe chủ động; Khi tô máy kéo chuyển động sẽ có các lực cản sau tác dụng : - Lực cản lăn ; - Lực cản lên dốc ; - Lực cản không khí ; - Lực cản quán tính khi chuyển động không ổn định; - Lực cản ở móc kéo 1) Lực cản lăn Khi bánh xe chuyển động trên mặt đờng sẽ có lực cản lăn tác dụng song song với mặt đờng và ngợc với chiều chuyển động. .. 1, 8- 3,5 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua Chú ý khi kéo moóc theo sau hệ số K sẽ tăng từ 9 -32% tuỳ theo moóc đợc bố trí sát hoặc xa tô 4 Lực quán tính của tô máy kéo Khi tô máy chuyển động không ổn định sẽ xuất hiện lực quán tính Lực quán tính pj gồm các thành phần sau: - lực quán tính do gia tốc các khối lợng chuyển động tịnh tiến của tô ký hiệu là Pj : Lực quán... vậy lực quán tính pj tác động lên tô máy kéo khi chuyển động sẽ là : pj = pj + pj Lực quán tính pj đợc xá định theo biểu thức sau p j ' = Trong đó: G j g G - là trọng lợng của tô máy kéo j= dv - gia tốc tịnh tiến của tô máy kéo dt Để xác định lực quán tính do gia tốc các khối lợng chuyển động của tô máy kéo gây lên cần phải xét m men xoắn chuyền đến bánh xe chủ động không ổn định ta có m men xoắn... trọng trong việc đảm bảo an toàn chuyển động của tô máy kéo, nó có liên quan chặt chẽ đến tính chất động lực học của tô máy kéo đến hiệu quả phanh và ổn định khi phanh, đến tính năng dẫn hớng v v ngày nay khi xu hớng tăng tốc độ chuyển động của tô máy kéo thì hệ số bám và lực bám càng có phần quan trọng hơn IV) CáC LựC CảN CHUYểN Động của tô máy KéO 4 .1) Trên hình trình bày sơ đồ lực và m men tác dụng. .. của xe tô H: chiều cao max của tô Ta có bảng thông số Loại xe K; F; W; Ns 2 m 4 M2 Ns2/m2 tô du lịch - vỏ kín 0,2- 0,35 1, 6- 2,8 0,3- 0,9 - vỏ hở 0,4- 0,5 1, 5- 2,0 0,6- 1, 0 tô tảI 0,6- 0,7 3,0-5,0 1, 8- 3,5 tô khách (vỏ loại tàu) 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua Chú ý khi kéo moóc theo sau hệ số K sẽ tăng từ 9 -32% tuỳ theo moóc đợc bố trí sát hoặc xa tô 3 )lực kéo... sẽ không có lực cản dốc, lực cản moóc) G trọng lợng hoàn toàn của tô; pk lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động pf1 lực cản lăn ở bánh xe bị động Pf2 lực cản lăn ở bánh xe chủ động p - lực cản không khí pj lực quán tính của tô khi đang chuyển động ; z1 , z2 phản lực pháp tuyến của mặt đờng tác dụng lên các bánh xe ở trớc và sau; Mf1 momen cản ở bánh xe bị động Mf2 momen cản ở bánh xe chủ động; ... tác dụng lên tô chuyển động tăng tốc ở trên dốc Các ký hiệu trên hình gồm : G trọng lợng hoàn toàn của tô; pk lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động pf1 lực cản lăn ở bánh xe bị động Pf2 lực cản lăn ở bánh xe chủ động P - lực cản không khí ; pi lực cảnm lên dốc ; pj lực quán tính của tô khi đang chuyển động ; pm - lực cản ở móc kéo Z1 , Z2 phản lực pháp tuyến của mặt đờng tác dụng lên các bánh... xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động khi chuyển động ổn định M k = M e it t Khi tô máy kéo chuyển động không ổn định thì m men xoắn tác dụng lên bánh xe chủ động xẽ là: M ' k = M e it t I e e it t I n n in n I b b Trong đó: Ie m men quán tính của bánh đà động cơ và các chi tiết quay khác của động cơ quy dẫn về trục khuỷu In - m men quán tính của chi tiết quay thứ n nào đó của hệ thống truyền lực ... 3,0-5,0 1, 8- 3,5 tô khách (vỏ loại tàu) 0,25- 0,4 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua Lực quán tính tô máy kéo Khi tô máy chuyển động không ổn định xuất lực quán tính Lực quán... 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua Lực quán tính tô máy kéo Khi tô máy chuyển động không ổn định xuất lực quán tính Lực quán tính pj gồm thành phần sau: - lực quán tính... 4,5- 6,5 1, 0-2,6 0 ,13 - 0 ,15 1, 0- 1, 3 0 ,13 - 0 ,18 Ô tô đua Chú ý kéo moóc theo sau hệ số K tăng từ -32% tuỳ theo moóc đợc bố trí sát xa tô Lực quán tính tô máy kéo Khi tô máy chuyển động không ổn