Bộ Giáo Dục và Đào Tạo ĐH Sư Phạm Kỹ Thuật Tp HCM Khoa Đào Tạo Chất Lượng Cao Cộng Hòa Xã Hội Chủ Nghĩa Việt Nam Độc lập Tự do Hạnh phúc NGHIÊN CỨU KHOA HỌC TÊN ĐỀ TÀI Nghiên cứu động học và động lực học của xe tải Thaco Auman C160 khi chở quá tải GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN GVC MSc ĐẶNG QUÝ SINH VIÊN THỰC HIỆN VÕ NGUYỄN QUỐC ANH MSSV 15145007 I NỘI DUNG Khảo sát xe tải Thaco Auman C160 Nghiên cứu tính toán xây dựng đặc tính ngoài động cơ Khảo sát cân bằng lực kéo, công suất Khảo sát đặc tính động lực h.
MỞ ĐẦU VÀ GIỚI HẠN VẤN ĐỀ
1.1.1 Mở đầu: Đối với một đất nước đang phát triển nói chung và Việt Nam nói riêng Khi nói đến sự phát triển kinh tế thì người ta sẽ hình dung đến một nền kinh tế hàng hóa và hội nhập Một nền kinh tế mà ở đó nhu cầu chuyên chở hàng hóa, vận tải là một trong những nhu cầu quan trọng và thiết yếu nhất.
Nền kinh tế hội nhập đòi hỏi sự chuyên chở và vận tải hàng hóa, thiết bị vật tư trở nên thiết yếu Tuy nhiên, tại Việt Nam, địa hình khó khăn và kinh phí đầu tư hạn chế đã dẫn đến tình trạng thiếu phương tiện vận tải Điều này khiến các xe tải thường xuyên phải chở quá tải với khối lượng lớn, tạo ra một vấn đề nghiêm trọng và phổ biến trong ngành vận tải hiện nay.
Việc chở quá tải mang lại lợi nhuận cao nhưng có thể gây hại cho các chi tiết xe và hệ thống truyền động Nhằm cụ thể hóa vấn đề này, nhóm chúng em đã thực hiện đề tài “Nghiên cứu động học và động lực học của xe tải khi chở quá tải” với xe tải Thaco Auman C160, có tải trọng 9 tấn và chở quá tải 75% Mục đích của nghiên cứu là tìm hiểu và kiểm tra tính chất động lực học trên xe khi quá tải.
IV Đề tài chỉ nghiên cứu tính toán xây dựng đặc tính ngoài động cơ.
V Khảo sát cân bằng lực kéo.
VI Khảo sát cân bằng công suất.
VII Khảo sát đặc tính động lực học.
VIII Tính toán kiểm tra tính ổn định của xe.
IX Tính toán kiểm tra quay vòng của xe.
Có hai phương pháp nghiên cứu tính động lực học của xe là:
Phương pháp thực nghiệm sử dụng số liệu khảo nghiệm để tiến hành nghiên cứu, mang lại độ chính xác cao Tuy nhiên, phương pháp này yêu cầu thiết bị hiện đại và sự chính xác trong quá trình thực hiện.
+ Phương pháp lí thuyết cần một vài thông số xe và mặt đường , dùng phần mềm hỗ trợ.
Do điều kiện và khả năng không cho phép nên trong đồ án này em chọn phương pháp thứ hai để khảo sát.
KÍ HIỆU VÀ ĐƠN VỊ ĐO CƠ BẢN
Đại lượng Kí hiệu Đơn vị Hệ số chuyển đổi giữa đơn vị cơ bản và đơn vị cũ
Số vòng quay n vg/ph
Gia tốc j Gia tốc góc
Khối lượng m kg Áp suất q 1 = 1 Pa Ứng suất 1 ≈ 10 kG/
GIỚI THIỆU THÔNG SỐ KĨ THUẬT CỦA XE TẢI THACO AUMAN C160
Số chỗ ngồi 3 Động cơ Diesel – 4 kỳ - 4 xylanh thẳng hàng, turbo tăng áp, phun nhiên liệu điều khiển điện tử Common Rail
Công suất cực đại 170 kW tại 2600 vg/ph
Momen xoắn cực đại 600Nm tại 1300 ÷ 1700 vg/ph
Hộp số Cơ khí, số sàn, 6 số tiến, 1 số lùi
Hình 1 1: Hình ảnh thực tế của xe tải Thaco Auman C160 9 tấn.
Tỉ số truyền của hộp số , ,,,,
Tỉ số truyền của truyền trục chính
Hệ dẫn động Cầu sau
Bán kính quay vòng tối thiểu
Bán kính tính toán của bánh xe (m) 0,478
Phanh trước Phanh khí nén, tác động 2 dòng Phanh sau Phanh khí nén, tác động 2 dòng
Khối lượng toàn tải (kg) 15450
Chiều dài tổng thể (mm) 9710
Chiều rộng tổng thể (mm) 2500
Chiều cao tổng thể (mm) 3560
Chiều dài cơ sở (mm) 6100
Khoảng sáng gầm tối thiểu
Dung tích bình nhiên liệu
Vận tốc tối đa (km/h) 95
1.3.2 Thông số chọn và tính toán:
Hiệu suất truyền lực: 0,75 ÷ 0,85, chọn 0,85
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước của xe khi chở quá tải gần đúng
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu sau của xe khi chở quá tải gần đúng
Khối lượng của người: 65(kg/ người)
Hệ số kể đến độ biến dạng lốp (= 0,94 ÷ 0,95), chọn = 0,94 [ 1,tr32]
: là hệ số cản không khí, =0,6-0,8(, ta chọn =0,75 [1,tr55-56]
Chiều cao hàng hóa của xe khi xe không tải:
Khối lượng toàn tải ( toàn bộ): = 15450 (kg)
Khối lượng hàng hóa đúng tải là:
Trọng lượng hàng hóa đúnng tải là:
Bánh xe có kí hiệu: 10.00R20
XI D : đường kính vành bánh xe, d = 20 (inch)
+ Bán kính thiết kế của bánh xe :
+ Bán kính tính toán của bánh xe:
1.3.3 Xác định các thông số trọng lượng:
1.3.3.1 Các thông số trọng lượng:
Tải trọng phân bố ở cầu trước khi xe đầy tải 54500 (N)
Tải trọng phân bố ở cầu sau khi xe đầy tải 100000 (N)
1.3.3.2 Trọng lượng toàn bộ khi xe chở quá tải:
Khối lượng hàng quá tải:
Khối lượng xe quá tải:
1.3.3.3 Tải trọng phân bố lên các cầu xe khi chở quá tải
Tải trọng phân bố ở cầu trước khi xe chở quá tải:
(N)Tải trọng phân bố ở cầu sau khi xe chở quá tải:
XÂY DỰNG ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI CỦA XE AUMAN C160
Do không có đường đặc tính tốc độ ngoài của động cơ được xác định thực nghiệm, chúng tôi đã xây dựng đường đặc tính này dựa trên công thức của S.R Lây Đécman Việc áp dụng mối quan hệ giải tích giữa công suất, mômen xoắn và số vòng quay của động cơ theo công thức S.R Lây Đécman giúp tính toán sức kéo một cách thuận lợi hơn so với việc sử dụng đồ thị đặc tính thực nghiệm, đặc biệt trong bối cảnh máy tính ngày càng trở nên phổ biến Động cơ của xe Auman C160 là loại động cơ diesel buồng cháy trực tiếp, và chúng tôi sử dụng công thức S.R Lây Đécman trong quá trình tính toán.
XII : công suất có ích của động cơ.
XIII : số vòng quay của trục khuỷu ứng với một điểm bất kì của đồ thị đặc tính ngoài.
XIV : công suất có ích cực đại.
XV : số vòng quay ứng với công suất có ích cực đại.
XVI : các hệ số thực nghiệm được chọn theo loại động cơ diesel 4 kỳ có buồng cháy trực tiếp: a = 0,5;b= 1,5;c= 1.
Cho các giá trị khác nhau, dựa theo công thức sẽ tính được công suất tương ứng và từ đó sẽ vẽ được đồ thị
Thay tất cả các thông số vào công thức (2.1) ta sẽ có:
Từ các giá trị và có thể tính được các giá trị momen xoắn của động cơ theo công thức sau:
XVII : công suất của động cơ (kW).
XVIII : số vòng quay của trục khuỷu (vg/ph).
XIX :momen xoắn của động cơ (N.m). Để xây dựng đường đặc tính momen quay được thuận lợi ta đặt những trị số tính toán ở công thức vào bảng:
Bảng 2.1: Bảng số liệu về mômen động cơ theo số vòng quay trục khuỷu.
2900 0 0 có sự chênh lệch nguyên nhân là do công thức S.R.Lây Decman là công thức gần đúng và sai số là tường đối nhỏ nên chấp nhận được.
ĐỒ THỊ
Có các giá trị , tương ứng với các giá trị ta có thể vẽ đồ thị và đồ thị
Sau khi xử lý số liệu, chúng tôi đã xây dựng đường đặc tính ngoài cho động cơ diesel Auman C160, thể hiện mối quan hệ giữa công suất (kW) và mô men xoắn (N.m) của xe tải.
Tốc độ quay của trục khuỷu (vg/ph)
KHẢO SÁT ĐƯỜNG ĐẶC TÍNH NGOÀI
Từ đồ thị đặc tính ngoài động cơ ta thấy: công suất đạt cực đại tại (vg/ph) và
Nếu số vòng quay vượt quá (vg/ph) sẽ giảm dần về 0, khi vượt quá 2600
(vg/ph) động cơ diesel có bộ điều tốc hạn chế số vòng quay.
Khi tốc độ đạt đến mức tối ưu, hệ thống sẽ tự động giảm lượng nhiên liệu phun vào động cơ Trong quá trình thiết kế, cần chú ý đến tiết diện lưu thông của xupap nạp để đảm bảo hiệu suất hoạt động tốt nhất.
Tại đủ đảm bảo “thời gian – tiết diện” để nạp đủ năng lượng không khí đạt
Khi tăng tốc từ tốc độ này đến tốc độ khác, hiệu suất tăng lên do hệ số nạp được cải thiện Sự gia tăng lưu lượng khí nạp giúp quá trình đốt cháy diễn ra hiệu quả và nhanh chóng hơn, đồng thời giảm thiểu tổn thất nhiệt ra nước làm mát.
Từ (vg/ph) đến (vg/ph), vẫn tăng nhưng giảm vì hệ số nạp cũng giảm, mất mát do công bơm và công cơ học.
Hình 2 1: Đồ thị đường đặc tính ngoài của động cơ.
Nhưng nếu số vòng quay vượt quá (vg/ph) cho tới khi (vg/ph) đều giảm về 0 vì lúc này bộ điều tốc đã hoạt động.
TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÂN BẰNG LỰC KÉO CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
3.1.1 Phương trình cân bằng lực kéo của xe khi xe chở quá tải:
Lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động giúp khắc phục các lực cản chuyển động Phương trình cân bằng lực kéo thể hiện mối quan hệ giữa lực kéo ở các bánh xe chủ động và các lực cản, đảm bảo sự ổn định trong quá trình di chuyển.
Ta có phương trình tổng quát:
XX : lực kéo tiếp tuyến truyền ở bánh xe chủ động.
XXII : lực cản lên dốc
XXIII : lực cản không khí
XXIV : lực cản quán tính j
Ở lực : dấu (+) dùng khi xe lên dốc, (-) dùng khi xe xuống dốc.
Ở lực : dấu (+) dùng khi xe tăng tốc, (-) dùng khi xe giảm tốc.
Nếu chúng ta tổng hợp 2 lực cản và , ta sẽ được lực cản tổng cộng của đường :
: hệ số cản tổng cộng của mặt đường = f.cos ± sin, nếu < 5 có thể coi: = f ± i
i: là độ dốc của mặt đường i = tg
Độ dốc i có giá trị dấu (+) dùng khi xe lên dốc, dấu (-) dùng khi xe xuống dốc.
Hệ số có giá trị (+) khi f >1 và giá trị (-) khi f < 1 hoặc = 0 khi f
Nếu xe chuyển động đều (j = 0) trên đường nằm ngang (i = 0) và không kéo theo rơ móc thì phương trình cân bằng lực kéo sẽ đơn giản hơn:
3.1.2 Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng lực kéo khi xe chở quá tải:
Chúng ta vẽ cho trường hợp: xe chuyển động đều (j = 0) trên đường nằm ngang ( i = 0) và không kéo thêm rơ móc, hộp số 6 cấp, tức là:
Để vẽ các đường biểu thị lực kéo ở các tay số, cần dựa vào đường đặc tính ngoài của động cơ nhằm xác định các giá trị tương ứng Sau đó, các giá trị này sẽ được thay vào công thức đã định sẵn.
+ Công thức tính lực kéo tiếp tuyến:
XXV : lực kéo tương ứng ở tay số i.
XXVI : tỷ số truyền của tay số i.
XXVII : tỷ số truyền lực chính.
XXVIII : hiệu suất truyền lực
+ Công thức tính vận tốc chuyển động của xe ở các số truyền:
: vận tốc của xe ở tay số thứ i.
: tỉ số truyền của tay số i.
+ Công thức tính lực cản lăn:
: là trọng lượng toàn bộ của xe khi xe chở quá tải.
f : là hệ số cản lăn tương ứng với từng tốc độ chuyển động của xe.
+ Đường lực cản không khí:
: là hệ số cản không khí,
: là diện tích cản không khí, S = 5 8 ( chọn S = 7( Đây là đường cong bậc hai phụ thuộc vào vận tốc của xe.
+ Đường cong ( là tổng của các giá trị và tương ứng cũng là tổng của các giá trị và tương ứng. Ý nghĩa sử dụng:
Hai đường cong cắt nhau tại hai điểm A và B Khi chiếu các điểm A và B xuống trục hoành, ta nhận được giá trị của xe trong điều kiện chở quá tải tại tay 5 và 6.
Tung độ nằm giữa đường cong và ( ở bên trái điểm A gọi là lực kéo dư của xe Lực kéo dư dùng để: tăng tốc, leo dốc, kéo rơ móc,…
Nếu = 0 thì , cho nên đường cong cản tổng cộng là ( Điểm A lúc này chiếu xuống trục hoành được trên đường nằm ngang ở tay số cao nhất, lúc này
Từ đồ thị có thể xác định được của xe và lực cản thành phần ở một vận tốc nào đó.
3.1.3 Tính toán cân bằng lực kéo của xe khi xe chở quá tải:
3.1.3.1 Tính tốc độ của xe ứng với từng tay số ( các số truyền của hộp số):
Bảng 3.1: Giá trị của vận tốc (m/s) ứng với từng tay số.
V1 ứng với V2 ứng với V3 ứng với V4 ứng với V5 ứng với 1 V6 ứng với
3.1.3.2 Lực kéo của bánh xe chủ động ứng với các vận tốc ở từng tay số
(các số truyền của hộp số):
Giá trị của ở từng tốc độ tương ứng với từng mô men xoắn được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.2: Lực kéo ứng với từng momen.
(v/p) (Nm) ứng với ứng với ứng với ứng với ứng với ứng với
Giá trị lực kéo ứng với từng tốc độ của từng tay số sẽ được tổng hợp dưới bảng sau:
Bảng 3.3: Lực kéo ứng với vận tốc kéo theo các tay số.
3.1.3.3 Tính toán lực cản lăn:
XXIX : là hệ số cản lăn ứng với từng tốc độ chuyển động của xe.
Giá trị của ứng với từng vận tốc của từng tay số được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.4: Giá trị lực cản lăn ứng với từng vận tốc.
3.1.3.4 Tính toán lực cản không khí của xe:
Giá trị ứng với từng vận tốc được thể hiện qua bảng số liệu sau:
Bảng 3.5: Giá trị lực cản không khí ứng với từng vận tốc.
3.1.3.5 Tính toán lực bám của bánh xe chủ động:
XXX : là hệ số bám dọc giữa lốp xe và mặt đường, = 0,7 0,8, Chọn = 0,8
XXXI là hệ số thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau,
3.1.3.6 Tính toán cho đường cong cản tổng cộng :
Xét trường hợp xe chuyển động nằm ngang nên:
Giá trị của đường cong và vận tốc ứng với từng tay số được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.6: Giá trị tổng của lực cản lăn và lực cản không khí ứng với từng vận tốc.
3.1.4 Đồ thị quan hệ giữa lực kéo và lực cản tổng thể
Phương trình cân bằng lực kéo của xe được thể hiện qua đồ thị, trong đó chúng ta thiết lập mối quan hệ giữa lực kéo và các lực cản chuyển động dựa trên vận tốc của xe Trên trục tung, các giá trị lực được đặt, trong khi trục hoành biểu diễn các giá trị vận tốc.
160000 Đồ thị cân bằng lực kéo
Fk1 Fk2 Fk3 Fk4 Fk5 Fk6 Ff+Fw Ff F_
3.1.5 Nhận xét Đồ thị cân bằng lực kéo xác định được lực kéo dư khi xe sử dụng tay số nhất định với tay số nhất định, dùng để tăng tốc hoặc vượt dốc khi thêm tải.
Để xác định tay số cần thiết và vận tốc của xe trong điều kiện chuyển động cụ thể, cần xem xét đường cong lực cản Tại điểm có lực kéo và vận tốc khoảng 22,3 m/s (tương đương 80,3 km/h), xe chở quá tải 75% sẽ đạt được hiệu suất tối ưu Ở tay số 6, xe có thể duy trì vận tốc khoảng 14 m/s, tương đương 50,4 km/h.
Theo thông số kỹ thuật, xe có thể đạt tốc độ 95 km/h khi chở đúng tải Tuy nhiên, khi xe chở quá tải 75%, tốc độ chỉ đạt 50.4 km/h, cho thấy sự giảm sút đáng kể Nguyên nhân là do xe phải vận chuyển gần gấp đôi tải trọng cho phép, từ đó làm giảm tốc độ di chuyển của xe Điều này chứng minh tác hại nghiêm trọng của việc chở quá tải đối với hiệu suất vận hành của phương tiện.
Khi xe di chuyển trên đường yêu cầu vận tốc trên 50,4 km/h, người lái cần sử dụng tay số 5, vì tay số 6 không đủ lực kéo khi chở quá tải 75% Đường thẳng thể hiện giới hạn lực bám của bánh xe với mặt đường, và để tránh hiện tượng trượt quay của bánh xe chủ động, cần đảm bảo lực bám ổn định.
TÍNH TOÁN KIỂM TRA CÂN BẰNG CÔNG SUẤT CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
3.2.1 Phương trình cân bằng công suất của xe chở quá tải:
Công suất của động cơ không chỉ được sử dụng để vượt qua ma sát trong hệ thống truyền lực mà còn để chống lại các lực cản khi xe di chuyển Phương trình cân bằng công suất của xe khi chuyển động mô tả sự tương quan giữa công suất do động cơ phát ra và công suất cần thiết để vượt qua các lực cản này.
Nếu xét tại các bánh xe chủ động thì phương trình cân bằng công suất có dạng sau:
Phương trình tổng quát, ta có:
XXXII : công suất do động cơ sinh ra.
XXXIII : công suất kéo của động cơ đã truyền đến các bánh xe chủ động.
XXXIV : công suất tiêu hao cho ma sát trong hệ thống truyền lực.
XXXV : công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn.
XXXVI : công suất tiêu hao để thắng lực cản lên dốc.
XXXVII : công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí.
XXXVIII : công suất tiêu hao để thắng lực cản quán tính.
XXXIX : công suất tiêu hao để thắng lực cản ở rơ móc ( = 0 vì xe không có rơ móc).
Khi điều chỉnh công suất xe, dấu (+) được sử dụng khi xe lên dốc và tăng tốc, trong khi dấu (-) được áp dụng khi xe xuống dốc.
Nếu tổng hợp công suất tiêu hao cho lực cản lăn và lực cản lên dốc, thì sẽ nhận được công suất tiêu hao cho lực cản mặt đường :
XLII : hệ số cản tổng cộng của mặt đường , nếu có thể coi:
XLIII i : là độ dốc của mặt đường
Độ dốc i được xác định bằng dấu (+) khi xe di chuyển lên dốc và dấu (-) khi xe di chuyển xuống dốc Hệ số có giá trị dương (+) khi f lớn hơn 1, giá trị âm (-) khi f nhỏ hơn 1, và bằng 0 khi f bằng 1 trong trường hợp xuống dốc.
Nếu xe chuyển động đều (j = 0) trên đường nằm ngang (i = 0) và không kéo rơ móc thì phương trình cân bằng lực kéo sẽ đơn giản hơn:
3.2.2 Phương pháp xây dựng đồ thị cân bằng công suất kéo khi chở quá tải:
Chúng ta sẽ cho trường hợp: xe chuyển động đều (j = 0) trên đường nằm ngang(i = 0) và không kéo theo rơ móc, hộp số có 6 số truyền, tức là:
Vẽ các đường biểu thị công suất dựa vào:
+ Đường đặc tính ngoài của động cơ:
+ Công thức tính vận tốc chuyển động của xe ở các số truyền:
+ Từ hai mối quan hện trên, ta nhận được
Vẽ các đường biểu thị công suất kéo ở các tay số dựa vào:
Vẽ các đường biểu thị các công suất cản chuyển động dựa vào các công thức: + Công thức tính công suất lực cản lăn:
XLVI Nếu và thì là đường thẳng phụ thuộc vào v.
XLVII Nếu hoặc thì là đường cong phụ thuộc vào f,,v.
Đường công suất cản không khí là đường cong bậc ba phụ thuộc vào vận tốc của xe, thể hiện tổng giá trị tương ứng với từng vận tốc Ý nghĩa của đường cong này cho thấy rằng tại các vận tốc khác nhau, công suất dự trữ nằm giữa các đường cong, được gọi là công suất dư Công suất dư này rất quan trọng để thực hiện các tác vụ như leo dốc, tăng tốc và kéo rơ móc.
Tại điểm A, hai đường cong cắt nhau, cho thấy xe không còn khả năng tăng tốc và leo dốc Khi chiếu điểm A xuống trục hoành, ta xác định được tình trạng của xe khi chở quá tải.
Vận tốc tối đa của xe chỉ đạt được khi xe di chuyển ổn định trên đường phẳng, với bướm ga mở hết cỡ và ở số cao nhất của hộp số.
Để đảm bảo xe di chuyển ổn định trên một loại đường với vận tốc nhỏ, cần điều chỉnh bướm ga hoặc thanh kéo nhiên liệu, và có thể cần chuyển sang tay số thấp hơn trong hộp số.
3.2.3 Xây dựng đồ thị cân bằng công suất khi xe chở quá tải:
3.2.3.1 Công suất kéo của bánh xe chủ động ứng với các vận tốc ở từng tay số (các số truyền hộp số):
XLVIII : công suất kéo của bánh xe chủ động ứng với các vận tốc ở từng tay số.
XLIX : công suất có ích do động cơ phát ra.
Giá trị công suất kéo của bánh xe chủ động ứng với các vận tốc ở từng tay số được thể hiện dưới bảng sau:
Bảng 3.7: Giá trị công suất kéo tương ứng với từng vận tốc.
3.2.3.2 Tính toán công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn
: là trọng lượng toàn bộ của xe khi xe chở quá tải.
: là hệ số cản lăn tương ứng với từng tốc độ chuyển động của xe.
: là vận tốc (m/s) của xe ứng với từng tay số.
Giá trị ứng với từng vận tốc của từng tay số được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.8: Giá trị công suất tiêu hao để thắng lực cản lăn tương ứng với từng vận tốc.
3.2.3.3 Tính toán công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí
Giá trị ứng với từng vận tốc được thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.9: Giá trị công suất tiêu hao để thắng lực cản không khí tương ứng với từng vận tốc.
3.2.3.4 Tính toán cho đường cong công suất cản tổng cộng :
Xét trường hợp xe chuyển động trên đường nằm ngang nên Vậy:
Giá trị của đường cong và vận tốc ứng với từng tay số thể hiện qua bảng sau:
Bảng 3.10: Giá trị tổng công suất tương ứng với từng vận tốc.
3.2.4 Đồ thị quan hệ giữa công suất và công suất cản tổng thể:
Phương trình cân bằng công suất của xe được thể hiện qua đồ thị, phản ánh mối quan hệ giữa công suất phát ra từ động cơ và các công suất cản khi xe di chuyển Mối quan hệ này phụ thuộc vào vận tốc chuyển động, cụ thể là P = f(v).
Mối quan hệ giữa vận tốc chuyển động và số vòng quay cho phép chúng ta biểu diễn công suất động cơ theo số vòng quay, tức là P = f().
Pk2 Pk3 Pk4 Pk5 Pk6 Pe1 Pe2 Pe3 Pe4 Pe5 Pe6 Pf+Pw Pf Pf+Pw Pf+Pw Pf+Pw
Đồ thị cân bằng công suất thể hiện mối quan hệ giữa công suất phát ra từ động cơ và công suất cản khi xe di chuyển, tùy thuộc vào vận tốc hoặc số vòng quay của động cơ.
3.2.5 Nhận xét về đồ thị cân bằng công suất của xe khi chở quá tải: Đồ thị xác định trị số các thành phần của công suất cản ở các tốc độ khác nhau với các tỉ số truyền khác nhau.
Xác định công suất dư ở các tốc độ và tỉ số truyền khác nhau là rất quan trọng Ở tay số 5, xe đạt tốc độ 22,3 m/s (80,3 km/h) với công suất 143 kW Khi xe chở quá tải 75%, tay số 5 là lựa chọn hợp lý vì tay số 6 có vận tốc quá nhỏ, không hiệu quả về kinh tế Trong khi đó, ở tay số 6, công suất kéo cực đại của xe đạt 66 kW tại vận tốc 14 m/s, cho thấy rằng công suất cản và công suất kéo cắt nhau tại điểm này.
ĐẶC TÍNH ĐỘNG LỰC HỌC CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
3.3.1 Khái niệm về tính động lực của xe khi chở quá tải:
Khi so sánh tính chất động lực học của các loại xe trong các điều kiện làm việc khác nhau, cần có một chỉ số phản ánh rõ ràng tính động lực học của xe trên các loại đường khác nhau.
Đặc tính động lực học, ký hiệu là D, là thông số quan trọng để đánh giá tính chất động lực học của các loại xe, giúp khắc phục hạn chế của phương trình cân bằng lực kéo không thuận lợi Thông số này không phụ thuộc vào chỉ số kết cấu, do đó cung cấp cái nhìn sâu sắc hơn về hiệu suất của xe.
Qua biểu thức (3.20) ta thấy: giá trị D chỉ phụ thuộc vào thông số kết cấu của xe, vì thế nó có thể xác định cho mỗi xe cụ thể.
Từ phương trình cân bằng lực kéo khi xe không kéo rơ móc:
Ta chuyển sang vế trái và chia hai vế cho thì nhận được:
Khi xe di chuyển ở số thấp, giá trị động lực học D sẽ cao hơn so với khi xe ở các số cao Đặc tính động lực học D phản ánh khả năng của xe trong việc vượt qua lực cản và khả năng tăng tốc.
Khi xe chuyển động đều (j = 0) thì D = .
Khi xe di chuyển với vận tốc ổn định trên đường ngang, lực D sẽ bằng lực f Nếu xe đang ở số cao nhất và động cơ hoạt động ở chế độ tải tối đa, ta có thể xác định được giá trị hiệu suất của xe.
Giá trị tương ứng với sức cản của mặt đường được xác định bằng hệ số cản tổng cộng lớn nhất tại tay số nhỏ nhất Để xe có thể chuyển động, điều kiện này cần được thỏa mãn.
Giá trị D của xe bị giới hạn bởi điều kiện bám, vì vậy cần xem xét đặc tính động lực học theo điều kiện bám Để xe có thể chuyển động mà không bị trượt quay, cần phải thỏa mãn hai điều kiện cơ bản để duy trì chuyển động.
3.3.2 Phương pháp xây dựng đồ thị đặc tính động lực học khi xe chở quá tải:
3.3.2.1 Phương pháp xây dựng đồ thị: Đặc tính động lực học của xe khi chở quá tải D có thể biểu diễn bằng đồ thị Đồ thị đặc tính động lực học D biểu thị mối quan hệ phụ thuộc giữa đặc tính động lực học và vận tốc chuyển động của xe chở quá tải, nghĩa là , khi xe có tải trọng quá tải và động cơ làm việc với chế độ toàn tải được thể hiện trên đồ thị( đồ thị có 6 số truyền của hộp số) và được gọi là đồ thị đặc tính động lực học của xe chở quá tải.
Trên trục tung, ta đặt các giá trị của đặc tính động lực học D, trên trục hoành ta đặt các giá trị vận tốc chuyển động v.
3.3.2.2 Ý nghĩa sử dụng đồ thị đặc tính động lực học khi xe chở quá tải:
3.3.2.2.1 Xác định vận tốc lớn nhất khi xe chở quá tải:
Khi xe chở quá tải di chuyển ổn định với j = 0, tung độ các điểm trên đường cong đặc tính động lực học D tại các số truyền khác nhau sẽ xác định vận tốc lớn nhất của xe trên loại đường với hệ số cản tổng cộng đã cho.
Nếu đường cong đặc tính động lực học nằm hoàn toàn phía trên đường hệ số cản tổng cộng của mặt đường, xe sẽ không thể chuyển động ổn định khi động cơ hoạt động ở chế độ toàn tải Để đảm bảo điều kiện này, có hai phương pháp giải quyết có thể áp dụng.
Người lái có thể chuyển sang số cao hơn của hộp số để cải thiện hiệu suất động lực học, giúp đường cong đặc tính động lực học cắt qua hệ số cản tổng cộng của mặt đường, từ đó tối ưu hóa hoạt động ổn định trên đường.
+ Cách thứ hai: người lái cần giảm ga hoặc trả về bớt thanh rang bơm cao áp để giảm bớt công suất của động cơ
Nếu không giải quyết bằng một trong hai biện pháp trên thì sẽ xảy ra hiện tượng tăng tốc của xe.
Khi xe di chuyển ổn định trên đường tốt với góc nằm ngang α = 0, hệ số cản tổng cộng tương đương với hệ số cản lăn, tức là ψ = f Giao điểm A giữa đường hệ số cản lăn f và đường cong nhân tố động lực học trên trục hoành xác định vận tốc tối đa của xe khi ở số truyền cao nhất và động cơ hoạt động ở chế độ quá tải.
3.3.2.2.2 Xác định độ dốc lớn nhất mà xe có thể vượt qua khi xe chở quá tải:
Như đã trình bày ở trên, trong trường hợp xe chuyển động đều (ổn định) thì có
Để xác định độ dốc lớn nhất mà xe có thể vượt qua ở một vận tốc nhất định, cần biết hệ số cản lăn của loại đường D = , từ đó có thể tính toán chính xác khả năng di chuyển của xe trên các loại địa hình khác nhau.
Khi xe di chuyển với vận tốc nhất định, độ dốc tối đa mà xe có thể vượt qua ở các số truyền khác nhau của hộp số sẽ được thể hiện qua các đoạn tung độ khác nhau Đặc biệt, độ dốc lớn nhất mà xe có thể khắc phục ở mỗi tỷ số khác nhau của hộp số, khi động cơ hoạt động ở chế độ toàn tải, cũng được xác định thông qua các đoạn tung độ này.
Cần lưu ý rằng tại điểm có đặc tính động lực học lớn nhất ở mỗi số truyền, đường cong đặc tính động lực học được chia thành hai khu vực: bên trái và bên phải của mỗi đường cong.
Vận tốc tới hạn của xe ở mỗi số truyền của hộp số là vận tốc chuyển động tương ứng với điểm cực đại của đường cong đặc tính động lực học Khi xe di chuyển ổn định ở vận tốc lớn hơn vận tốc tới hạn, lực cản từ mặt đường gia tăng sẽ khiến vận tốc của xe giảm Tuy nhiên, đặc tính động lực học lúc này lại tăng lên, cho phép xe vượt qua lực cản và duy trì chuyển động ổn định Do đó, vùng bên phải vận tốc tới hạn (v >) được gọi là vùng ổn định.
NHẬN XÉT VỀ XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
Khi xe chở quá tải, vận tốc cực đại sẽ thấp hơn so với xe chở đúng tải Để đạt được vận tốc mong muốn, xe cần một lực kéo lớn hơn, dẫn đến việc các chi tiết động cơ và hệ thống truyền động phải làm việc nhiều hơn Điều này gây ra sự hao mòn nhanh chóng và tăng nguy cơ hư hỏng cho các bộ phận của xe.
Chở quá tải làm tăng lực bám của bánh xe với mặt đường, nhưng giảm khả năng tăng tốc và vượt dốc của xe Điều này khiến xe khó khăn khi di chuyển trên những đoạn đường dốc lớn và cần nhiều thời gian hơn để đạt được vận tốc mong muốn.
TÍNH ỔN ĐỊNH DỌC CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
4.1.1 Tính ổn định dọc tĩnh của xe khi chở quá tải
Tính ổn định dọc tĩnh của xe là khả năng đảm bảo cho xe không bị lật đổ hoặc bị trượt khi xe đứng yên trên đường dốc dọc.
4.1.1.1 Trường hợp xe đứng yên trên đường nằm ngang, không kéo theo rơ móc
Trong trường hợp này chỉ có ba lực tác dụng lên xe tải:
LVIII Trọng lực toàn bộ quá tải:
LIX Phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe của cầu trước ở trạng thái tĩnh:
= (Giá trị đã được tính ở phần 1.3.3.3 của chương 1).
Hình 4 1: Sơ đồ lực tác dụng lên xe chở quá tải khi đứng yên trên đường nằm ngang.
LX Phản lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe của cầu sau ở trạng thái tĩnh:
=(Giá trị đã được tính ở phần 1.3.3.3 của chương 1). cũng được xác định bằng cách lấy mômen đối với điểm :
LXI L = 6,1 (m) là chiều dài cơ sở của xe.
LXII a: là khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục của cầu trước khi xe chở quá tải.
LXIII b: là khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục của cầu sau khi xe chở quá tải.
Để xác định khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến trục của cầu trước và cầu sau khi xe chở quá tải, chúng ta có thể sử dụng hai công thức đã đề cập Việc này giúp xác định mômen tại điểm cần thiết để đánh giá tình trạng của xe.
Vậy khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến trục của cầu trước khi xe chở quá tải là: a = 4,575 (m) + Mômen tại điểm
Khoảng cách từ tọa độ trọng tâm đến trục của cầu khi xe chở quá tải là 1,525 mét Theo lý thuyết cơ học, có công thức để tính chiều cao trọng tâm của xe trong trường hợp quá tải.
LXIV chiều cao trọng tâm của xe khi xe quá tải (m).
LXV : trọng lượng của các bộ phận trên xe (N).
LXVI : chiều cao trọng tâm của các trọng lượng trên xe (m).
LXVII : trọng lượng toàn bộ của xe khi quá tải (N).
Trọng lượng của các bộ phận trên xe bao gồm:
LXVIII Trọng lượng của động cơ xe.
LXIX Chiều cao trọng tâm của động cơ.
LXX Trọng lượng của hộp số.
LXXI Chiều cao trọng tâm của hộp số.
LXXII Trọng lượng của gầm xe.
LXXIII Chiều cao trọng tâm của gầm xe.
LXXIV Trọng lượng của 6 bánh xe.
LXXV Chiều cao trọng tâm của bánh xe.
LXXVI Trọng lượng hàng hóa quá tải.
LXXVII Chiều cao trọng tâm của hàng hóa quá tải.
LXXVIII Trọng lượng của cabin xe.
LXXIX Chiều cao trọng tâm của cabin xe.
LXXX Trọng lượng của 3 người trên xe.
LXXXI Chiều cao trọng tâm của người ngồi trên xe.
LXXXII Trọng lượng của thùng xe.
LXXXIII Chiều cao trọng tâm của thùng xe.
4.1.1.2 Xét tính ổn định của xe khi chở quá tải theo điều kiện lật đổ 4.1.1.2.1 Xe đậu trên dốc đầu hướng lên
52Khoa ĐT CLCĐH SPKT TP.HCM
Xu hướng lật đổ của xe xảy ra khi xe có xu hướng lật quanh trục nằm trong mặt phẳng của đường, đi qua điểm tiếp xúc giữa hai bánh xe cầu sau và mặt đường theo phương dọc.
Khi góc α tăng dần đến góc giới hạn, xe sẽ bị lật khi đứng quay đầu lên dốc, dẫn đến tình trạng các bánh xe của cầu trước nhấc khỏi mặt đường.
Ta lập phương trình mômen đối với điểm :
LXXXIV : là góc giới hạn mà xe bị lật khi đứng quay đầu lên dốc.
LXXXV : là chiều cao trọng tâm của xe khi xe chở quá tải.
Với độ dốc thì xe bị lật khi chở quá tải đậu trên dốc đầu hướng lên.
4.1.1.2.2 Xe đậu trên dốc đầu hướng xuống
Xu hướng lật đổ xảy ra khi xe quay đầu xuống dốc, khiến xe có nguy cơ lật quanh trục nằm trong mặt phẳng đường Hiện tượng này xảy ra tại điểm tiếp xúc giữa hai bánh xe cầu trước và mặt đường.
Khi góc nghiêng của xe tăng dần đến góc giới hạn lật đổ, bánh xe cầu sau sẽ bắt đầu nhấc khỏi mặt đường, dẫn đến nguy cơ lật xe khi đứng quay đầu xuống dốc.
Ta lập phương trình mômen đối với điểm
LXXXVI là góc giới hạn mà xe bị lật đổ khi đứng quay đầu xuống dốc
LXXXVII là chiều cao trọng tâm của xe khi xe chở quá tải
Với độ dốc thì xe bị lật khi chở quá tải đậu trên dốc đầu hướng xuống.
Góc dốc giới hạn lật đổ tĩnh chỉ phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm của xe.
LXXXVIII Chiều cao trọng tâm càng cao thì góc dốc giới hạn càng nhỏ.
LXXXIX Chiều cao trọng tâm càng thấp thì góc dốc giới hạn càng lớn.
Một số góc giới hạn ở một số loại xe khi đứng trên dốc:
XC Đối với xe du lịch:
XCI Xe tải khi đầy tải:
XCII Xe tự đổ khi không tải:
Vì loại xe ta đang xét là xe tải khi chở quá tải nên chúng ta tính toán được:
Góc giới hạn lật của xe tải khi đứng quay đầu lên dốc thay đổi tùy thuộc vào tình trạng tải trọng Khi xe tải được chở đầy, góc lật này ở mức nhất định Tuy nhiên, khi xe tải bị quá tải, góc giới hạn lật sẽ tăng lên đáng kể, làm tăng nguy cơ lật xe khi di chuyển lên dốc.
Góc giới hạn khi xe tải bị lật khi đứng quay đầu xuống dốc là rất quan trọng Khi xe tải đầy tải, góc này được xác định là an toàn Tuy nhiên, nếu xe bị quá tải, góc giới hạn sẽ vượt quá 60 độ, điều này có nghĩa là xe sẽ dễ bị lật khi chở quá tải lên đến 75%.
Khi xe bị quá tải, tọa độ trọng tâm của nó sẽ thay đổi, dẫn đến sự thay đổi của các góc giới hạn, điều này ảnh hưởng tiêu cực đến độ ổn định của xe.
4.1.1.3 Xét tính ổn định của xe khi xe chở quá tải theo điều kiện trượt
Sự mất ổn định dọc tĩnh của xe xảy ra không chỉ do hiện tượng lật đổ mà còn do trượt trên dốc, nguyên nhân chính là do lực phanh không đủ hoặc độ bám giữa bánh xe và mặt đường kém.
Ta đang xét xe tải Thaco Auman C160 sử dụng phanh tay tác động vào hệ thống truyền lực và xe chỉ có cầu sau chủ động.
Khi lực phanh đạt tới giới hạn bám, xe có thể bị trượt xuống dốc, góc dốc khi xe bị trượt được xác định như sau:
XCIII : Lực phanh lớn nhất đặt ở các bánh xe sau.
XCIV : Hệ số bám dọc của của bánh xe với mặt đường.
XCV : Hợp lực của các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên các bánh xe sau.
Khi tăng tới góc (góc dốc giới hạn mà xe bắt đầu bị trượt khi đứng quay đầu trên dốc), lúc đó lực phanh đạt tới giới hạn bám.
Khi xe đứng trên dốc quay đầu lên, ta thay giá trị vào (4.7) thì ta được:
Khi xe đứng trên dốc quay đầu xuống, thì làm tương tự ta được:
Góc dốc giới hạn bị trượt là yếu tố quan trọng khi xe đứng yên trên dốc quay đầu lên và xuống Để đảm bảo an toàn, hiện tượng trượt cần xảy ra trước khi xe bị lật Góc dốc này được xác định thông qua một biểu thức cụ thể.
Vì xe ta đang xét là xe chở quá tải 75% hàng hóa.
Mà Vậy: Xe đảm bảo an toàn khi đứng yên trên dốc.
Góc giới hạn của xe khi đứng trên dốc bị trượt hoặc lật phụ thuộc vào tọa độ trọng tâm và chất lượng mặt đường Khi hệ số bám cao, góc dốc giới hạn tăng lên, trong khi việc chở quá tải làm tăng chiều cao trọng tâm, giảm độ ổn định của xe.
4.1.2 Tính ổn định dọc động của xe tải khi chở quá tải
Khi xe di chuyển trên đường dốc, có nguy cơ mất ổn định do tác động của các lực và mômen, dẫn đến tình trạng lật đổ hoặc trượt Ngoài ra, ô tô cũng có thể bị lật khi chạy với tốc độ cao trên đường bằng.
4.1.2.1 Trường hợp chuyển động tổng quát khi xe chở quá tải
Xét xe chuyển động lên dốc không ổn định và không kéo rơ móc:
Hình 4 4: Sơ đồ lực và mômen của xe chở quá tải khi xe chuyển động lên dốc.
Sơ đồ minh họa các lực và mômen tác động lên xe chở quá tải khi di chuyển lên dốc và tăng tốc Các kí hiệu trong hình vẽ thể hiện rõ ràng các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu suất và an toàn của phương tiện trong tình huống này.
XCVI : là trọng lượng toàn bộ quá tải của xe.
XCVII : là lực kéo tiếp tuyến ở các bánh xe chủ động.
XCVIII : là lực cản lăn ở các bánh xe cầu trước.
XCIX : là lực cản lăn ở các bánh xe cầu sau.
C : là lực cản không khí.
CI : là lực cản quán tính khi xe chuyển động không ổn định (có gia tốc).
CII : là lực cản lên dốc
CIII : là mômen cản lăn ở các bánh xe cầu trước.
CIV : là mômen cản lăn ở các bánh xe cầu sau.
CV : là góc dốc của đường.
CVI f: là hệ số cản lăn.
CVII : là bán kính tính toán của bánh xe.
CVIII : là tọa độ trọng tâm của xe khi chở quá tải theo chiều cao.
CIX L: là chiều dài cơ sở của xe
CX : là phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên các bánh
CXI : là mômen cản quán tính của bánh xe, thông thường trị số này rất nhỏ có thể bỏ qua.
Lấy mômen tại giao điểm giữa mặt đường và mặt phẳng thẳng đứng qua trục bánh xe cầu trước và cầu sau, ta có thể rút gọn biểu thức một cách hiệu quả.
Vì xe không kéo theo rơ móc nên trong trường hợp này ta không xét
TÍNH ỔN ĐỊNH NGANG CỦA XE KHI CHỞ QUÁ TẢI
4.2.1 Tính ổn định ngang của xe chở quá tải khi chuyển động thẳng trên đường nghiêng ngang
4.2.1.1 Xét tính ổn định của xe khi xe chở quá tải theo điều kiện lật đổ
CXIX : là phản lực ngang tác dụng lên các bánh xe bên phải, bên trái.
CXX : là góc nghiêng ngang của đường.
CXXI : là các phản lực thẳng góc từ đường tác dụng các bánh xe bên phải và bên trái.
CXXII : là mômen của các lực quán tính tiếp tuyến tác dụng trong mặt phẳng ngang khi xe chuyển động không ổn định.
Xe có xu hướng lật quanh trục nằm trong mặt phẳng của đường, đi qua điểm tiếp xúc của hai bánh xe bên trái với mặt đường (điểm B) như hình minh họa.
Lấy Mômen đối với điểm B và rút gọn thì ta được:
Khi góc tăng tới giá trị giới hạn , xe bị lật quanh trục đi qua B, Lúc đó
Hình 4 6: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên xe chở quá tải khi chuyển động thẳng trên đường nằm nghiêng ngang.
Thông thường, giá trị nhỏ nên có thể coi , xe không kéo rơ móc nên
Ta xác định được góc giới hạn lật đổ khi xe chuyển động trên đường nghiêng ngang là:
CXXIII : góc nghiêng ngang giới hạn của đường mà xe bị lật đổ.
CXXIV c: là chiều rộng cơ sở của xe.
4.2.1.2 Xét tính ổn định của xe khi chở quá tải theo điều kiện trượt
Khi bánh xe có chất lượng bám kém với mặt đường, xe dễ bị trượt trên các đoạn đường nghiêng Để xác định góc giới hạn gây ra hiện tượng trượt, chúng ta cần thiết lập phương trình hình chiếu các lực tác động lên mặt phẳng song song với mặt đường.
CXXV : góc nghiêng ngang giới hạn mà xe bị trượt.
CXXVI : hệ số bám ngang giữa bánh xe và mặt đường.
Rút gọn biểu thức (4.23) ta được: Để đảm bảo an toàn thì xe phải bị trượt trước khi bị lật đổ, có nghĩa là:
Nhưng trong trường hợp này thì:
Xe lật đổ trước khi bị trượt do không đảm bảo điều kiện an toàn, và độ ổn định của xe giảm khi chở quá tải.
Khi xe đứng yên trên đường nghiêng, chúng ta có thể xác định góc nghiêng giới hạn mà xe sẽ bị lật hoặc trượt Trong trường hợp này, xe chỉ chịu tác động của trọng lực Phương pháp xác định góc giới hạn này tương tự như những gì đã đề cập trước đó.
Cũng tương tự ta có góc giới hạn mà xe bị trượt là: Điều kiện để xe trượt trước khi lật:
Nhưng trong trường hợp này thì:
Khi xe đứng yên trên đường nghiêng, xe có thể bị lật trước khi trượt, cho thấy rằng việc chở quá tải không đảm bảo an toàn.
4.2.2 Tính ổn định ngang của xe khi chuyển động quay vòng trên đường nghiêng ngang
4.2.2.1 Xét lật đổ theo điều kiện lật đổ
4.2.2.1.1 Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài (hướng nghiêng ngang của đường và trục quay vòng của xe ở hai phía của đường)
Trong trường hợp này, xe phải chịu tác động của các lực như lực ly tâm và trọng lực, cùng với toàn bộ tải trọng của xe Do xe không kéo rơ móc, nên lực kéo này sẽ được bỏ qua.
Khi góc nghiêng tăng dần dưới tác động của lực ly tâm, xe sẽ bị lật quanh trục A, trục này là giao tuyến giữa mặt phẳng đường và mặt phẳng đi qua hai tâm bánh xe bên phải, vuông góc với mặt đường Lúc này, vận tốc của xe đạt đến giá trị giới hạn và hợp lực cũng ở mức tối đa.
Để xác định các phản lực bên trái trên xe chở quá tải khi quay vòng trên đường nghiêng, ta cần lập phương trình cân bằng mômen dựa trên đường thẳng đi qua hai điểm tiếp xúc của bánh xe bên phải với mặt đường.
Trong đó: : Các phản lực thẳng góc của đường tác dụng lên bánh xe bên trái của cầu trước và cầu sau.
Thông thường thì giá trị nhỏ nên chúng ta bỏ qua và thay trị số của lực ly tâm vào công thức rồi rút gọn, ta được:
CXXVII : Là góc nghiêng ngang của đường khi xe quay vòng bị lật đổ.
CXXVIII : Bán kính quay vòng của xe
CXXIX : Vận tốc chuyển động quay vòng (m/s)
CXXX : Vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm) khi xe quay vòng bị lật đổ.
Giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang nhằm đảm bảo an toàn và tránh lật đổ sẽ thay đổi tùy thuộc vào từng góc nghiêng của đường Bảng dưới đây trình bày các giá trị này theo các góc nghiêng khác nhau, giúp người lái xe nắm rõ thông tin cần thiết để điều khiển xe một cách an toàn.
Bảng 4.1: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
35 Xe bị lật đổ tại góc nghiêng này.
4.2.2.1.2 Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong (hướng nghiêng của đường cùng phía với trục quay vòng)
Xe có xu hướng lật đổ lật đổ quanh trục đi qua A và nằm trong mặt phẳng của mặt đường.
Khi xe đạt đến vận tốc tối đa, có khả năng xe sẽ bị lật Lúc này, các bánh xe bên trái sẽ không còn tiếp xúc với mặt đường.
Sau khi rút gọn ta được:
70Khoa ĐT CLCĐH SPKT TP.HCM
CXXXI Là góc nghiêng ngang của đường khi xe bị lật đổ.
CXXXII Bán kính quay vòng của xe
CXXXIII Vận tốc giới hạn (hay vận tốc nguy hiểm) khi xe quay vòng bị lật đổ.
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang được xác định theo điều kiện lật đổ, tương ứng với từng góc nghiêng ngang của đường, và được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4.2: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện lật đổ ứng với từng góc nghiêng ngang của đường.
60 Xe bị lật đổ tại góc nghiêng này.
4.2.2.1.3 Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang
Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang, vận tốc giới hạn của xe lật đổ là :
4.2.2.2 Xét lật đổ theo điều kiện trượt
Khi xe quay vòng trên đường nghiêng, có nguy cơ trượt do tác động của các lực và điều kiện bám ngang không đảm bảo giữa xe và mặt đường.
Hình 4 9: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên xe chở quá tải khi quay vòng trên đường nằm nghiêng ngang.
4.2.2.2.1 Trường hợp xe quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài
Khi vận tốc xe đạt tới giới hạn , xe bắt đầu trượt ngang, lúc đó các phản lực ngang sẽ bằng lực bám.
Chiếu các lực lên phương song song với mặt đường và phương vuông góc với mặt đường Ta có:
Thay giá trị biểu thức (4.37) và (4.38) vào (4.36) rồi rút gọn thì ta được:
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng được xác định theo điều kiện trượt tương ứng với từng góc nghiêng của đường Bảng dưới đây thể hiện rõ ràng các giá trị này cho từng góc nghiêng khác nhau.
Bảng 4.3: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang ra ngoài theo điều kiện trượt ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
45 Xe bị trượt tại góc nghiêng này.
Để xác định vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng, ta cần phân tích các lực tác động lên xe Cụ thể, ta chiếu các lực lên phương song song và vuông góc với mặt đường Qua đó, ta có thể tính toán được vận tốc tại điểm mà xe bắt đầu trượt bên.
Rút gọn biểu thức ta được:
Các giá trị vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nghiêng ngang được xác định theo điều kiện trượt tương ứng với từng góc nghiêng của đường, như được trình bày trong bảng dưới đây.
Bảng 4.4: Bảng vận tốc giới hạn quay vòng trên đường nghiêng ngang vào trong theo điều kiện trượt ứng với từng góc nghiêng ngang khác nhau của đường.
50 Xe bị trượt tại gốc nghiêng này.
4.2.2.2.3 Xe quay vòng trên đường nằm ngang
Trường hợp xe quay vòng trên đường nằm ngang, vận tốc giới hạn khi xe bị trượt bên là:
CXXXIV : Hệ số bám ngang của đường và bánh xe.
CXXXV : Góc nghiêng ngang của đường khi xe quay vòng bị trượt.
Vậy ta có vận tốc giới hạn khi xe quay vòng trên đường nằm ngang là:
