Lý thuyết ô tô - Lực và momen tác động lên ô tô

cuûa noù ñaõ cho chæ soá töông öùng vôùi tæ soá H/B.Thí duï: ôû loáp coù kí hieäu 205/70R14, H/B=0,7.Ñoái vôùi loáp oâtoâ vaän taûi, oâtoâ buyùt loáp coù ñieàu chænh aùp suaát (tröø loaïi loáp coù beà ngang roäng), loáp kieåu ñöôøng cheùo cuûa xe du lòch, lbd = 0,8-0,9.Ñoái vôùi loáp kieåu höôùng kính xe du lòch, lbd = 0,8-0,85. 4.Baùn kính ñoäng löïc hoïc:laø khoaûng caùch tính töø taâm truïc baùnh xe ñeán maët ñöôøng naèm ngang, khi xe chuyeån ñoäng (wk ¹ 0).Baùn kính ñoäng löïc hoïc ñöôïc kí hieäu laø rñ (h1-6). Hình 1-6.Baùn kính ñoäng löïc hoïc Trong quaù trình oâtoâ chuyeån ñoäng , baùn kính ñoäng löïc hoïc thay ñoåi.Thí duï: -Neáu taêng aùp suaát hôi loáp q0 vaø giaûm taûi trong taùc duïng theo phöông thaúng ñöùng Pz thì baùn kính ñoäng löïc hoïc rñ seõ taêng leân. -Khi taêng vaän toác goùc cuûa baùnh xe laên wk, loáp seõ bò keùo daõn ra theo phöông höôùng kính do taùc duïng cuûa löïc ly taâm, do ñoù baùn kính ñoäng löïc hoïc cuõng seõ bò taêng leân. Treân maët ñöôøng cöùng coù theå coi rñ » rt. 5.Baùn kính ñoäng hoïc:laø baùn kính cuûa moät baùnh xe giaû ñònh vaø coù nhöõng ñaëc ñieåm sau: -Khoâng bò bieán daïng khi laøm vieäc -Khoâng bò tröôït leát hoaëc trôn quay -Coù cuøng vaän toác wk vaø vaän toác daøi vk nhö ôû baùnh xe thöïc teá ñang ñöôïc khaûo saùt. Trong nhieàu tröôøng hôïp baùn kính ñoäng hoïc coøn ñöôïc goïi laø baùn kính laên.Do vaäy baùn kính ñoäng hoïc ñöôïc kí hieäu laø rlaên vôùi: KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 14 k laên n Sr .2p = Trong ñoù: Nk_soá voøng quay cuûa baùnh xe laên S_quaõng ñöôøng cuûa baùnh xe ñöôïc sau nk voøng quay Nhö vaäy, trong tröôøng hôïp xe bò tröôït quay hoaøn toaøn, caùc baùnh xe chuû ñoäng vaãn quay (wk ¹ 0,do ñoù nk ¹ 0) nhöng xe vaãn ñöùng yeân taïi choå (S=0) do vaäy rlaên = 0 Tröôøng hôïp xe bò tröôït leát hoaøn toaøn, caùc baùnh xe khoâng quay quanh truïc cuûa noù (wk = 0, nk = 0) nhöng xe vaãn lao veà phía tröôùc(S¹ 0).Tröôøng hôïp naøy: rlaên= kn S .2p » ¥ Khi xe chuyeån ñoäng keøm theo hieän töôïng tröôït trôn hoaëc tröôït leát, baùn kính laên rlaên cuûa baùnh xe seõ bieán thieân trong khoaûng töø 0 ñeán +¥ hay rlaên = 0 ¸ ¥ vaø noù ñöôïc xaùc ñònh khoâng thöïc nghieäm. Khi chuyeån ñoäng khoâng coù tröôït trôn (tröôït leát hoaëc tröôïc quay) thì baùn kính baùnh xe bò ñoäng coù rlaên = r.Baùn kính laên coøn coù theå goïi laø baùn kính vaän toác vì noù bieåu thò moái quan heä giöõa vaän toác chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa xe vk vaø vaän toác goùc cuûa baùnh xe chuû ñoäng wk (rlaên = vk/wk). 6.Baùn kính tính toaùn: trong thöïc teá söï khaùc nhau giöõa rlaên, r, rt khoâng lôùn laém.Do ñoù ñeå thuaän tieän trong quaù trình tính toaùn ngöôøi ta thöôøng duøng khaùi nieäm baùn kính tính toaùn (kí hieäu rk) vôùi rk = l x r. Trong ñoù: r-baùn kính thieát keá l-heä soá bieán daïng cuûa loáp. Vôùi: + Loáp aùp suaát thaáp l = 0,930 ¸ 0,935 + Loáp aùp suaát cao l = 0,945 ¸ 0,950 B.PHAÛN LÖÏC CUÛA ÑÖÔØNG TAÙC DUÏNG LEÂN BAÙNH XE Ta khaûo saùt moät baùnh xe laên treân ñöôøng bieán daïng (hình 1-7): Hình 1-7.Baùnh xe laên treân ñöôøng bieán daïng KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 15 Baùnh xe laên treân ñöôøng taïo neân moät vuøng tieáp xuùc.Do coù caùc löïc truyeàn töï ñoäng qua heä thoáng truyeàn löïc ñeán baùnh xe chuû ñoäng vaø töø khung xe qua baùnh xe xuoáng maët ñöôøng, neân taïi vuøng tieáp xuùc cuûa baùnh xe coù caùc phaûn löïc cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe.Caùc phaûn löïc naøy laø raát nhoû.Toång hôïp caùc phaûn löïc thaønh phaàn ñoù (åpi) seõ ñöôïc moät phaûn löïc taäp trung ( å = = n i ipP 1 ) töø ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe, coù phöông baát kì. Ta coù theå taùch chuùng thaønh 3 thaønh phaàn trong toïa ñoä Oxyz, vôùi: Pz –phaûn löïc phaùp tuyeán, taùc duïng theo phöông vuoâng goùc vôùi maët ñöôøng; Py –phaûn löïc tieáp tuyeán theo phöông ngang, naèm trong maët phaúng song song vôùi ñöôøng, taùc duïng vuoâng goùc vôùi maët phaúng doïc xe; Pz –phaûn löïc tieáp tuyeán, naèm trong maët phaúng cuûa ñöôøng, phöông cuûa truïc Ox. Baùnh xe laên ñöôïc laø nhôø caùc löïc vaø moâ men taùc duïng leân noù (hình 1- 8).Giaû thieát raèng: Neáu höôùng cuûa moâ men truøng vôùi höôùng quay cuûa baùnh xe thì moâ men ñoù ñöôïc goïi laø moâ men keùo (hoaëc moâ men chuû ñoäng), vaø ñöôïc kí hieäu laø Mk. Neáu höôùng cuûa moâ men ngöôïc vôùi chieàu quay cuûa baùnh xe thì goïi laø moâ men phanh, kí hieäu laø Mp. Löïc do moâ men xoaén ñaët taïi baùnh xe chuû ñoäng (Mk) sinh ra goïi laø löïc voøng, kí hieäu laø Pv: k k v r M p = Trong ñoù: Mk = Me.itl.htl Me: moâ men xoaén cuûa ñoäng cô itl: tæ soá truyeàn cuûa heä thoáng truyeàn löïc KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 16 htl: hieäu suaát cuûa heä thoáng truyeàn löïc rk –baùn kính tính toaùn Phaûn löïc cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe theo phöông tieáp tuyeán, ñaët taïi vuøng tieáp xuùc cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng goïi laø löïc keùo tieáp tuyeán, kí hieäu laø Pk.Löïc keùo tieáp tuyeán laø phaûn löïc cuûa löïc voøng Pv.Neáu khoâng coù toån hao taïi vuøng tieáp xuùc thì giaù trò cuûa Pk baèng vôùi giaù trò cuûa Pv, hay Pk = Pv. Löïc do moâ men phanh Mp sinh ra goïi laø löïc phanh, kí hieäu laø Pp vaø löïc phanh ñaët taïi vuøng tieáp xuùc cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng.Ta coù: k p p r M P = 1.Xeùt tröôøng hôïp baùnh xe laên khi khoâng chòu taùc duïng cuûa löïc ngang Xaùc ñònh taâm aùp löïc K (hình 1-8): Giaû thieát:Pz mang daáu (+) khi noù höôùng leân treân, Px mang daáu (+) khi noù cuøng chieàu vôùi chieàu chuyeån ñoäng, boû qua caùc moâ-men caûn trong caùc oå bi baùnh xe vaø caùc löïc, moâ men caûn cuûa khoâng khí. Khi baùnh xe ñöùng taïi choå,döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng baùnh xe Gk veát tieáp xuùc cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng coù daïng hình elip, do ñoù taát caû caùc phaûn löïc treân veát tieáp xuùc naèm ñoái xöùng vôùi caùc truïc doïc, ngang cuûa baùnh xe, vaø Pz ñi qua taâm truïc cuûa baùnh xe.Ñieåm ñaët cuûa hôïp caùc phaûn löïc ñoù goïi taâm aùp löïc, kí hieäu laø K. Khi baùnh xe laên treân ñöôøng, do coù bieán daïng, neân phaûn löïc thaúng ñöùng Pz bò leäch moät ñoaïn baèng “a” (hay taâm aùp löïc bò chuyeån dôøi) (hình 1-9) KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 17 Khoaûng dòch chuyeån “a” bieåu thò toån thaát naêng löôïng do noäi ma saùt khi loáp bò bieán daïng, noùng leân, hoaëc toån thaát do ñöôøng bò bieán daïng. Tuøy thuoäc vaøo tính chaát cuûa loáp vaø tình traïng cuûa maët ñöôøng maø toån thaát naêng löôïng (bieåu thò qua söï chuyeån dôøi ñieåm ñaët löïc Pz) laø khaùc nhau. a.Tröôøng hôïp 1:Khi baùnh xe laên ñeàu, chòu taùc duïng cuûa moâ men keùo Mk (hình 1-10). Caùc löïc vaø moâ men taùc duïng leân baùnh xe trong tröôøng hôïp naøy goàm: Gk –troïng löôïng cuûa xe ñaët taïi baùnh xe Pz –phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa taûi troïng taùc duïng leân baùnh xe Px –phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe Laäp caùc phöông trình caân baèng veà löïc vaø moâ men ta coù: Pz = Gk ; Px = 0 ; Mk = Pz.a Nhö vaäy, ñeå baùnh xe laên ñeàu khi khoâng coù caùc löïc caûn khaùc ngoaøi taûi troïng Gk ñaët taïi taâm truïc baùnh xe thì caàn coù moâ men keùo Mk, maø trò soá cuûa noù caàn coù ñeå buø ñaép cho toån thaát do bieán daïng cuûa loáp vaø cuûa ñöôøng (vôùi trò soá Mk = Pz.a). Moâ men Pz.a goïi laø moâ men caûn laên, kí hieäu laø Mf, coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu Mk.Phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa ñöôøng vôùi baùnh xe Px = 0. b.Tröôøng hôïp 2: laø tröôøng hôïp baùnh xe laên ñeàu, chòu taùc duïng cuûa löïc ngang Pñ ñaët vaøo taâm truïc baùnh xe (hình 1-11), chieàu cuûa Pñ truøng vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa oâtoâ. Laäp caùc phöông trình caân baèng löïc vaø moâ men, coù: Gk = Pz ; Pñ = -Px ; Px.rk – Pz.a = 0 Töø ñoù suy ra: k zx r aPP .= KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 18 Töø bieåu thöùc treân chöùng toû khi baùnh xe laên ñeàu döôùi taùc duïng cuûa löïc ñaåy Pñ ñaët vaøo taâm truïc baùnh xe, vaø khoâng coù caùc löïc caûn khaùc thì phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa ñöôøng Px coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu cuûa löïc ñaåy Pñ vaø caân baèng vôùi noù (Pñ = -Px). Löïc Px trong tröôøng hôïp naøy laø löïc caûn.Noù tyû leä vôùi bieán daïng “a” vaø rk.Tyû soá a/rk goïi laø heä soá caûn laên, kí hieäu laø f.Tröôøng hôïp baùnh xe laên ñeàu, giaù trò cuûa heä soá caûn laên laø: z x k P P r af == Do ñoù, heä soá caûn laên baèng tyû soá giöõa löïc Px (nhoû nhaát) ñuû ñeå cho baùnh xe laên ñeàu vôùi phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng laø Pz.Vaø khi laên khoâng coù hieän töôïng tröôït trôn, trò soá cuûa heä soá caûn laên f seõ phuï thuoäc vaøo tính chaát vaø söï bieán daïng cuûa ñöôøng vaø loáp.Tích soá Pz.f ñöôïc goïi laø löïc caûn laên, kí hieäu laø Pf, coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe.Ta coù: Pf = Px = Pz.f Nhö vaäy, khi baùnh xe laên ñeàu vaø chæ chòu taùc duïng cuûa löïc Gk vaø löïc ñaåy Pñ ñaët vaøo taâm truïc baùnh xe, phaûn löïc cuûa ñöôøng taùc duïng vaøo baùnh xe seõ goàm Pf, Pz vaø moâ men caûn laên Mf (khi quy daãn Pz veà taâm truïc baùnh xe).Tröôøng hôïp naøy xaûy ra vôùi caùc baùnh bò ñoäng. c.Tröôøng hôïp 3: baùnh xe laên khoâng ñeàu (coù gia toác), chòu caùc löïc (hình 1-12): -Taûi troïng taùc duïng theo phöông thaúng ñöùng Gk -Löïc ñaåy Pñ ñaët taïi taâm truïc baùnh xe vaø coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe. -Moâ men keùo Mk (moâ men xoaén cuûa ñoäng cô ñaët taïi baùnh xe chuû ñoäng). -Caùc phaûn löïc phaùp tuyeán Pz vaø phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa ñöôøng Px KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 19 Moâ men quaùn tính Mj phaùt sinh do söï chuyeån ñoäng khoâng ñeàu cuûa baùnh xe gaây ra,coù höôùng ngöôïc vôùi chieàu gia toác goùc ek cuûa baùnh xe: Mj = -Jk.ek Trong ñoù: Jk –moâ men quaùn tính baùnh xe chuû ñoäng vaø caùc chi tieát cuøng quay vôùi noù ek –gia toác goùc cuûa baùnh xe laên Laäp caùc phöông trình caân baèng löïc vaø moâ men taùc duïng leân baùnh xe chuû ñoäng trong tröôøng hôïp treân ta coù: Pz = Gk ; Pñ = Px Mk + Mj – Mf – Px.rk = 0 Töø ñoù suy ra: Px = k fjk r MMM -+ = k f k k k k k r M r J r M -- e = Pv – Pjk – Pf Vôùi: Pv = k k r M – löïc voøng do moâ men xoaén ñaët taïi baùnh xe chuû ñoäng (Mk) gaây ra Pjk – löïc quaùn tính do caùc khoái quay khoâng ñeàu gaây ra Pf – löïc caûn laên Mf – Moâ men caûn laên, xuaát hieän khi dôøi phaûn löïc phaùp tuyeán veà taâm truïc baùnh xe KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 20 Töø bieåu thöùc treân chöùng toû raèng phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa ñöôøng Px phuï thuoäc vaøo moâ men xoaén Mk.Khi Mk taêng, giaù trò cuûa Px seõ taêng.Tröôøng hôïp naøy Px cuøng chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe vaø ñöôïc goïi laø löïc keùo tieáp tuyeán, kí hieäu laø Pk. Vôùi: Pk = Pv – Pjk – Pf ÔÛ tröôøng hôïp treân, neáu laø baùnh xe bò ñoäng, Mk = 0.Khi ñoù: Px = –Pjk – Pf = –(Pjk + Pf) Daáu “– “ chöùng toû Px ngöôïc vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe.Px trong tröôøng hôïp naøy laø löïc caûn chuyeån ñoäng. Caàn nhôù raèng, maëc duø löïc keùo tieáp tuyeán Pk seõ taêng khi moâ men xoaén truyeàn töø ñoäng cô ñeán baùnh xe chuû ñoäng Mk taêng.Nhöng Pk khoâng theå taêng moät caùch tuøy yù, maø coøn phuï thuoäc vaøo khaû naêng baùm cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng.Nhö vaäy phaûn löïc tieáp tuyeán lôùn nhaát bò giôùi haïn bôûi khaû naêng baùm cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng.Giaù trò lôùn nhaát coù theå coù ñöôïc cuûa löïc keùo theo ñieàu kieän baùm, goïi laø löïc keùo theo ñieàu kieän baùm cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng (hay löïc baùm), kí hieäu laø Pj. Löïc keùo theo ñieàu kieän baùm Pj tæ leä vôùi troïng löôïng baùm cuûa xe: Pj = j.Gj = j.Pz Trong ñoù: j -heä soá baùm doïc cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng Gj -troïng löôïng baùm cuûa baùnh xe töùc laø troïng löôïng Gk ñaët leân baùnh xe. Heä soá baùm j thöôøng ñoàng nghóa vôùi heä soá ma saùt tröôït giöõa baùnh xe vôùi maët ñöôøng.Tuy nhieân, ñieàu ñoù khoâng chính xaùc hoaøn toaøn bôûi vì khi taùc duïng töông hoã giöõa baùnh xe vôùi ñöôøng (khi baùm), ngoaøi ma saùt treân beà maët tieáp xuùc coøn coù söï aên khôùp cuûa baùnh xe vôùi neàn ñöôøng.Vì vaäy, thoâng thöôøng heä soá baùm j lôùn hôn heä soá ma saùt cuûa baùnh xe vôùi ñöôøng. 2.Caùch xaùc ñònh heä soá baùm doïc j Heä soá baùm doïc j coù theå xaùc ñònh trong phoøng thí nghieäm hoaëc treân ñöôøng.Khi xaùc ñònh heä soá baùm treân ñöôøng ngöôøi ta coù theå söû duïng phöông phaùp keùo, phöông phaùp ño moâ men xoaén treân baùnh xe chuû ñoäng hoaëc moät soá phöông phaùp khaùc.Döôùi ñaây giôùi thieäu phöông phaùp keùo (hình 1-13). KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 21 Cho hai xe keùo nhau, giöõa chuùng boá trí löïc keá töï ghi.Phanh cöùng caùc baùnh xe cuûa xe ñöôïc keùo (xe soá II).Khi xe ñöôïc keùo tröôït leát treân ñöôøng thì löïc keá töï ghi seõ cho ta bieát trò soá löïc baùm Pj cuûa xe ñöôïc keùo.Töø ñoù coù theå xaùc ñònh ñöôïc heä soá baùm cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng theo coâng thöùc sau: j = j j G P Trong ñoù: pj -trò soá löïc baùm ñöôïc ghi treân löïc keá [N] Gj -troïng löôïng baùm töùc laø troïng löôïng cuûa xe ñöôïc keùo [N] Qua thöïc nghieäm, ngöôøi ta ñaõ xaùc ñònh ñöôïc heä soá baùm doïc cuûa baùnh xe treân caùc loaïi ñöôøng khaùc nhau.Trong baûng 1 -2 cho caùc giaù trò trung bình cuûa heä soá baùm doïc lôùn nhaát jmax vaø heä soá baùm doïc khi tröôït hoaøn toaøn (tröôït 100%).Tuyø thuoäc vaøo söï aûnh höôûng cuûa caùc nhaân toá khaùc ngoaøi söï tröôït vaø vaøo phöông phaùp thöû nghieäm treân cuøng moät loaïi ñöôøng, giaù trò thöïc teá cuûa heä soá baùm doïc j coù theå coù sai leäch ñoâi chuùt. Baûng 1-2. HEÄ SOÁ BAÙM DOÏC j CUÛA MOÄT SOÁ LOAÏI ÑÖÔØNG Loaïi ñöôøng vaø traïng thaùi lôùp phuû maët ñöôøng jmax j (tröôït 100%) Ñöôøng beâ toâng, beâ toâng nhöïa khoâ 0,80-0,90 0,70-0,80 Ñöôøng nhöïa öôùt 0,50-0,70 0,45-0,60 Ñöôøng beâ toâng öôùt 0,75-0,80 0,65-0,70 Ñöôøng caùt soûi 0,55-0,65 0,50-0,55 Ñöôøng ñaát khoâ 0,65-0,70 0,60-0,65 Ñöôøng ñaát öôùt 0,50-0,55 0,40-0,50 KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 22 3.Xeùt tröôøng hôïp khi coù phaûn löïc ngang cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe Caùc baùnh ñaøn hoài laên treân ñöôøng khi chòu taùc duïng cuûa caùc ngoaïi löïc theo phöông ngang seõ bò thay ñoåi quyõ ñaïo chuyeån ñoäng.Ta xeùt hai tröôøng hôïp: khikhoâng chòu taùc duïng cuûa löïc theo phöông ngang, caùc baùnh xe vaãn giöõ ñöôïc quyõ ñaïo chuyeån ñoäng cuûa noù; khi coù löïc ngang Py taùc duïng (giaû söû ñaët vaøo taâm truïc baùnh xe) loáp bò bieán daïng caû ôû phöông ngang.Do ñoù, maët phaúng laên cuûa baùnh xe ñaõ bò leäch höôùng moät goùc. Hieän töôïng bò leäch höôùng chuyeån ñoäng cuûa caùc baùnh xe coù aûnh höôûng raát lôùn ñeán tính oån ñònh cuûa xe khi ñi thaúng cuõng nhö quay voøng. IV.LÖÏC KEÙO TREÂN CAÙC BAÙNH XE CHUÛ ÑOÄNG 1.Löïc keùo tieáp tuyeán Khi baùnh xe laên, döôùi taùc duïng cuûa moâ men xoaén Mk ñöôïc truyeàn töø ñoäng cô qua heä thoáng truyeàn löïc, ñaët vaøo baùnh xe, baùnh xe taùc duïng leân maët ñöôøng moät löïc coù chieàu ngöôïc vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe.Löïc ñoù kí hieäu laø Pv –laø löïc voøng cuûa baùnh xe chuû ñoäng, vôùi: Pv = kr M Phaûn löïc cuûa löïc voøng Pv ñöôïc goïi laø löïc keùo tieáp tuyeán cuûa baùnh xe chuû ñoäng. Löïc keùo tieáp tuyeán ñöôïc kí hieäu laø Pk.Neáu khoâng keå ñeán aûnh höôûng cuûa löïc quaùn tính do caùc baùnh xe quay khoâng ñeàu vaø löïc caûn laên cuûa noù thì trò soá cuûa löïc keùo tieáp tuyeán baèng vôùi trò soá cuûa löïc voøng Pv. Löïc keùo cuûa xe laø toång löïc keùo treân caùc baùnh xe chuû ñoäng: Pk =å kiP Giaù trò lôùn nhaát coù theå coù ñöôïc cuûa löïc keùo theo ñieàu kieän baùm giöõa caùc baùnh xe vôùi maët ñöôøng goïi laø löïc keùo theo ñieàu kieän baùm hay löïc baùm cuûa xe Pj..Nhö vaäy: Pj = j1.Gj1 + j2.Gj2 +…+ jn.Gjn Trong ñoù: j1, j2, …, jn _heä soá baùm cuûa baùnh xe chuû ñoäng thöù 1, 2, …, n KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 23 Gji _troïng löôïng baùm ôû caùc baùnh xe chuû ñoäng Neáu ta coi heä soá baùm ôû caùc baùnh xe chuû ñoäng vôùi ñöôøng laø nhö nhau: j1 = j2 = jn = j thì: Pj = j(Gj1 + Gj2 +…+ Gjn) nhöng Gj1 + Gj2 +…+ Gjn = Gj laø troïng löôïng baùm toaøn xe Neân Pj = j.Gj. 2.Caùc yeáu toá aûnh höôûng ñeán löïc baùm cuûa xe a.Troïng löôïng baùm cuûa xe Gj:Troïng löôïng baùm cuûa xe tæ leä thuaän vôùi löïc baùm Khi phaân tích coâng thöùc treân ta thaáy: neáu j1.Gj1 ¹ j2.Gj2 ¹…¹ jn.Gjn, coøn moâ men xoaén truyeàn ñeán caùc baùnh xe laø nhö nhau (heä thoáng truyeàn löïc coù vi sai ñoái xöùng giöõa caùc baùnh xe vaø giöõa caùc caàu chuû ñoäng) thì baùnh xe naøo coù j.Gj nhoû nhaát seõ bò quay tröôït tröôùc.Vì vaäy löïc keùo thöïc teá cuûa xe coù theå coù ñöôïc trong tröôøng hôïp ñoù seõ baèng: Pj = (j.Gji)min.nbx Trong ñoù: nbx –soá caùc baùnh xe chuû ñoäng Troïng löôïng baùm cuûa xe phuï thuoäc vaøo soá caàu chuû ñoäng, troïng löôïng baùm cuûa xe chæ baèng taûi troïng thaúng ñöùng taùc duïng leân caùc baùnh xe caàu chuû ñoäng ñoù.Xe coù tính naêng thoâng qua cao coù taát caû caùc caàu laø chuû ñoäng, do vaäy troïng löôïng baùm cuûa xe chính baèng troïng löôïng toaøn boä xe. b.Chaát löôïng vaø traïng thaùi cuûa ñöôøng Chaát löôïng vaø traïng thaùi cuûa ñöôøng laø yeáu toá quyeát ñònh aûnh höôûng tôùi heä soá ma saùt giöõa ñöôøng vaø loáp cuõng nhö löïc caûn tröôït vaø löïc caûn neùn cuûa ñaát. Ñoä aåm cuûa ñaát aûnh höôûng tôùi heä soá ma saùt giöõa ñöôøng vaø loáp, töùc laø aûnh höôûng tôùi chaát löôïng baùm cuûa baùnh xe vôùi ñöôøng.Khi ñoä aåm cuûa ñaát taêng, heä soá ma saùt giöõa ñöôøng vaø loáp giaûm, vaø ñaët bieät laø giaûm heä soá noäi ma saùt cuûa ñaát.Do ñoù daãn ñeán vieäc giaûm ñaùng keå löïc baùm giöõa baùnh xe vôùi ñöôøng. c.Aùp löïc rieâng (aùp suaát hôi loáp) Giaûm aùp löïc rieâng treân ñöôøng seõ taêng dieän tích tieáp xuùc vaø daãn ñeán taêng löïc baùm cuûa xe vôùi ñöôøng.Ngoaøi ra treân ñöôøng bieán daïng, vieäc giaûm aùp löïc rieâng coøn giaûm löïc caûn laên cuûa baùnh xe, do vaäy caøng ñaûm baûo ñieàu kieän toát cho xe chuyeån ñoäng. Qua thöïc teá söû duïng caùc loaïi loáp chuyeân duøng coù aùp suaát hôi loáp raát thaáp ñaõ cho thaáy raèng, treân neàn caùt vieäc giaûm aùp suaát hôi loáp coù aûnh höôûng roõ reät ñeán heä soá baùm.Ví duï: khi giaûm aùp suaát hôi loáp töø 0,6 ñeán 0,3 Mpa thì heä soá baùm taêng töø 0,47 ñeán 0,65. d.Loaïi heä thoáng truyeàn löïc KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 24 Khi söû duïng heä thoáng truyeàn löïc thuûy löïc (hoaëc thuûy cô), söï thay ñoåi vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe cuõng nhö söï thay ñoåi moâ men xoaén treân baùnh xe chuû ñoäng xaûy ra moät caùch töø töø, eâm dòu, khoâng giaät xe.Do ñoù söï aên khôùp giöõa baùnh xe vôùi maët ñöôøng ít bò phaù huûy ñaûm baûo taêng löïc baùm cuûa xe. Khi tính toaùn xe coù trang bò heä thoáng truyeàn löïc thuûy löïc (hoaëc thuûy cô), heä soá baùm laáy taêng leân töø (5¸10)% so vôùi heä thoáng truyeàn löïc coù caáp. e.Keát caáu cuûa loáp Hình daïng vaáu baùm, kích thöôùc vaáu baùm (ñaëc bieät laø chieàu cao vaáu baùm) coù moät vai troø quan troïng aûnh höôûng tôùi khaû naêng baùm cuûa baùnh xe vôùi ñöôøng.Vieäc löïa choïn hình daïng vaáu baùm laø moät vaán ñeà phöùc taïp bôûi vì khi khaûo saùt söï aên khôùp cuûa baùnh xe vôùi ñöôøng khoâng theå taùch rôøi vieäc khaûo saùt löïc caûn taùc duïng leân baùnh xe. Thöïc teá ñoái vôùi töøng loaïi ñöôøng ñeàu coù theå löïa choïn hình daïng vaø kích thöôùc vaáu baùm thích hôïp.Nhöng vì xe hoaït ñoäng treân nhieàu loaïi ñöôøng khaùc nhau neân khi tính toaùn choïn loáp, ngöôøi ta choïn thoâng soá trung bình.Khi choïn heä soá baùm ñeå tính toaùn keùo, söï aûnh höôûng do keát caáu cuûa loáp thöôøng ñöôïc boû qua. Nhö vaäy, vôùi ñieàu kieän taûi nhö nhau thì yeáu toá cô baûn aûùnh höôûng tôùi löïc baùm laø ñieàu kieän ñöôøng.ÖÙng vôùi moãi loaïi ñöôøng khaùc nhau seõ coù heä soá baùm khaùc nhau (xem baûng 1-2). Giaù trò toái ña cuûa heä soá baùm khoâng vöôït quaù 0,9.Trong caùc ñieàu kieän toát nhaát, heä soá baùm naèm trong khoaûng 0,6¸0,9.Nhö vaäy, nhöõng xe coù taát caû caùc caàu laø chuû ñoäng vaø coù khoaù vi sai thì löïc baùm coù theå ñaït tôùi giaù trò baèng 90% troïng löôïng xe khi noù hoaït ñoäng treân ñöôøng baèng coù beà maët phuû cöùng. Treân ñöôøng ñaát chaát löôïng baùm keùm, heä soá baùm chæ ñaït (0,2¸0,3) nghóa laø heä soá baùm chæ ñaït xaáp xæ baèng heä soá caûn laên.Trong ñieàu kieän nhö vaäy xe khoâng theåû chuyeån ñoäng ñöôïc vì khoâng coøn döï tröõ löïc keùo. V.SÖÙC CAÛN MAËT ÑÖÔØNG Trong quaù trình chuyeån ñoäng, naêng löôïng töø ñoäng cô truyeàn ñeán baùnh xe chuû ñoäng nhaèm khaéc phuïc caùc löïc caûn maët ñöôøng vaø söùc caûn khoâng khí. Söï taùc ñoäng töông hoã giöõa oâtoâ vôùi ñöôøng luoân keøm theo söï toån thaát naêng löôïng: toån thaát khi xe leân doác, cho bieán daïng cuûa loáp vaø ñöôøng, cho dao ñoäng thuøng xe…Ta seõ laàn löôït khaûo saùt caùc tröôøng hôïp cuï theå döôùi ñaây. 1.Troïng löôïng cuûa oâtoâ: kí hieäu laø G Troïng löôïng G ñaët taïi troïng taâm xe. Khi tính toaùn, troïng löôïng xe ñöôïc xaùc ñònh theo coâng thöùc sau ñaây: G = Ga + Gt Trong ñoù: Ga –troïng löôïng baûn thaân xe: Ga = G0 + Gnl + Gne + Gtb Vôùi: Go –troïng löôïng khoâ cuûa xe Gnl –troïng löôïng nhieân lieäu KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 25 Gne –troïng löôïng toå laùi Gtb –troïng löôïng caùc duïng cuï chuyeân duøng ñi keøm theo xe Gt –troïng löôïng haøng chuyeân chôû (hoaëc troïng löôïng haønh khaùnh vaø haønh lí mang theo). Trong löôïng xe G laø moät trong nhöõng yeáu toá gaây ra löïc caûn trôû chuyeån ñoäng cuûa xe. 2.Löïc caûn leân doác: Kí hieäu laø Pi Khaûo saùt tröôøng hôïp xe leân doác vôùi goùc doác a (hình 1-15).Troïng löôïng xe G ñöôïc ñaët taïi troïng taâm xe vaø phaân ra hai thaønh phaàn: G = Gsina + Gcosa Thaønh phaàn song song vôùi maët ñöôøng Gsina höôùng ngöôïc chieàu chuyeån ñoäng vaø taïo thaønh löïc caûn leân doác Pi, vôùi: Pi = Gsina Ñoái vôùi goùc doác a < p/18 [rad], gaàn ñuùng ta coù theå coi: cosa » 1 sina » tga » a vaø a kí hieäu laø i _ñoä doác cuûa ñöôøng. Ñoä doác cuûa ñöôøng thöôøng ñöôïc tính theo phaàn traêm, ví duï: ñöôøng doác 10% Khi ñoù ta coù theå vieát: Pi = i.G Khi xe chuyeån ñoäng xuoáng doác, löïc Pi cuøng chieàu vôùi chieàu chuyeån ñoäng cuûa xe vaø seõ trôû thaønh löïc ñaåy. 3.Löïc caûn laên: Kí hieäu laø Pf Löïc caûn laên cuûa xe oâtoâ laø toång löïc caûn laên cuûa taát caû caùc baùnh xe cuûa noù. KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 26 Qua nghieân cöùu ôû treân ta thaáy, löïc caûn laên bieåu thò söï toån hao coâng suaát do bieán daïng cuûa loáp, cuûa ñöôøng cuõng nhö toån hao cho ma saùt giöõa ñöôøng vaø loáp, vaø caùc daïng toån hao khaùc coù lieân quan ñeán quaù trình laên cuûa baùnh xe. Thöïc teá cho thaáy, löïc caûn laên ôû moãi baùnh xe rieâng bieät thöôøng khoâng nhö nhau, ngay caû khi chuyeån ñoäng treân ñöôøng coù beà maët cöùng. Treân ñöôøng bieán daïng, löïc caûn chính dieän cuûa caùc baùnh xe sau, laên treân neàn ñaát nhoû hôn raát nhieàu so vôùi löïc caûn chính dieän cuûa caùc baùnh xe caàu tröôùc.Ngoaøi ra, caùc baùnh xe coøn ñöôïc lieân heä vôùi nhau thoâng qua khung xe, thoâng qua caùc cuïm cuûa heä thoáng truyeàn löïc.Taát caû caùc yeáu toá treân taïo neân söï taùc duïng töông hoã giöõa chuùng laø raát phöùc taïp.Söï taùc duïng töông hoã naøy ñöôïc phaûn aùnh trong löïc caûn laên.Cho neân, toång caùc löïc caûn laên cuûa töøng baùnh xe rieâng bieät seõ cho trò soá khaùc xa so vôùi löïc caûn laên thöïc teá cuûa toaøn xe.Vì vaäy, löïc caûn laên thöïc teá cuûa xe ñöôïc xaùc ñònh trong toång theå xe hoaøn chænh. Caùc yeáu toá aûnh höôûng tôùi löïc caûn laên goàm coù: -Taûi troïng thaúng ñöùng taùc duïng leân baùnh xe -Tính chaát vaø traïng thaùi cuûa ñöôøng -Aùp löïc rieâng treân ñöôøng -Vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe -Keát caáu vaø traïng thaùi loáp Nhö phaàn treân ñaõ neâu, löïc caûn laên cuûa baùnh xe tæ leä vôùi phaûn löïc phaùp tuyeán (Pf = Pz.f) cuõng chính laø tæ leä vôùi taûi troïng taùc duïng theo phöông thaúng goùc ñaët taïi baùnh xe Gk vôùi Pf = Gk.f. Vaäy löïc caûn laên cuûa xe baèng toång löïc caûn laên ôû taát caû caùc baùnh xe, vaø ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: Pf = Pf1 + Pf2 = f1.G1.cosa + f2+.G2.cosa Trong ñoù: f1,f2 –heä soá caûn laên cuûa caùc baùnh xe caàu tröôùc vaø caàu sau G1,G2 –troïng löôïng xe phaân boá leân caàu tröôùc vaø caàu sau Neáu coi: f1 = f2 = f Ta coù: Pf = f.cosa(G1 + G2) = f.G.cosa Trò soá cuûa heä soá caûn laên f vaø ñoä doác i ñaëc tröng toång hôïp cho chaát löôïng ñöôøng saù.Vì vaäy, ngöôøi ta thöôøng duøng khaùi nieäm löïc caûn toång coäng cuûa ñöôøng, kí hieäu laø Py.Löïc caûn toång coäng cuûa ñöôøng baèng toång löïc caûn leân doác vaø löïc caûn laên: Py = Pi + Pf = G.sina + f.G.cosa Khi a < p/18 [rad] Thì cosa » 1; sina » 1 KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 27 Do ñoù: Py = G(i + f) Ñaët y = i + f vaø goïi laø heä soá caûn toång coäng cuûa ñöôøng.Khi ñoù, löïc caûn toång coäng cuûa ñöôøng laø: Py = Pi + Pf = y.G 4.Heä soá caûn laên vaø phöông phaùp xaùc ñònh chuùng Nhö treân ñaõ neâu, heä soá caûn laên f phuï thuoäc vaøo tính chaát vaø söï bieán daïng cuûa ñöôøng, cuûa loáp.Taûi troïng ñoäng phaùt sinh khi baùnh xe laên treân ñöôøng caøng lôùn, söï bieán daïng lôùp phuû maët ñöôøng caøng lôùn thì heä soá caûn laên f caøng lôùn. Maët ñöôøng khoâng baèng phaúng seõ taïo ra taûi troïng ñoäng laøm cho loáp theâm bieán daïng, toån hao do ñaøn hoài cuûa loáp taêng leân.Treân ñöôøng ñaát heä soá caûn laên f seõ lôùn hôn so vôùi ñöôøng nhöïa vaø ñöôøng beâ toâng, thaäm chí keå caû hai loaïi ñöôøng noùi treân coù söï bieán daïng nhö nhau.Neáu treân beà maët ñöôøng coù moät maøng nöôùc moûng hoaëc buïi baån dính öôùt thì heä soá caûn laên cuõng bò taêng do coù toån hao thuûy löïc ñeå eùp treân caùc lôùp maøng ñoù. Heä soá caûn laên f thöôøng ñöôïc xaùc ñònh baèng thöïc nghieäm: cho xe chuyeån ñoäng chaäm daàn hoaëc duøng xe keùo. a.Phöông phaùp chuyeån ñoäng chaäm daàn.Cho xe chuyeån ñoäng vôùi vaän toác xaùc ñònh treân ñöôøng baèng sau ñoù caét ñoäng löïc töø ñoäng cô baèng caùch ñöa caàn soá veà vò trí khoâng.Khi ñoù xe seõ chuyeån ñoäng chaäm daàn roài döøng haún.Nhö vaäy ñoäng naêng cuûa xe trong tröôøng hôïp naøy seõ tieâu hao ñeå khaéc phuïc löïc caûn laên. Thaønh laäp phöông trình ñoäng naêng ta coù: 2 2mv SP kf d = Trong ñoù: dk –heä soá khoái löôïng quay cuûa xe.Tröôøng hôïp naøy chæ keå ñeán khoái löôïng vaän ñoäng quay tính töø hoäp soá ñeán baùnh xe chuû ñoäng. dk = 1,02 ¸ 1,04 Giaù trò lôùn duøng vôùi xe nhieàu caàu vaø coù ñöôøng kính baùnh xe lôùn. v –vaän toác cuûa xe khi baét ñaàu caét nguoàn ñoäng löïc [m/s] m –khoái löôïng cuûa xe [kg] S –quaõng ñöôøng laên ñöôïc cuûa xe sau khi caét nguoàn ñoäng löïc [m] Töø coâng thöùc treân ta tính ñöôïc löïc caûn laên Pf [N], sau ñoù xaùc ñònh heä soá caûn laên theo coâng thöùc sau: G P f f= vôùi: G –troïng löôïng cuûa xe [N] b.Phöông phaùp duøng xe keùo. (hình 1-16) Cho hai xe keùo nhau, giöõa chuùng boá trí löïc keá töï ghi. KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 28 Khi xe keùo chuyeån ñoäng vôùi vaän toác oån ñònh, löïc keá seõ chæ moät giaù trò xaùc ñònh.Giaù trò naøy chính baèng löïc caûn laên cuûa xe ñöôïc keùo.Bieát troïng löôïng cuûa xe ñöôïc keùo seõ xaùc ñònh ñöôïc heä soá caûn laên cuûa baùnh xe vôùi maët ñöôøng (hình 1-16). Khi thöû nghieäm caàn ñaûm baûo ñieàu kieän veà aùp suaát hôi loáp, taûi troïng vaø toác ñoä chuyeån ñoäng trung bình ñuùng nhö tieâu chuaån cuûa nhaø maùy saûn xuaát ñaõ quy ñònh. Qua thöïc nghieäm ngöôøi ta xaùc ñònh ñöôïc caùc giaù trò trung bình cuûa heä soá caûn laên treân caùc loaïi ñöôøng khaùc nhau (baûng 1-3). Baûng 1-3 HEÄ SOÁ CAÛN LAÊN CUÛA MOÄT SOÁ LOAÏI ÑÖÔØNG Loaïi ñöôøng vaø traïng thaùi lôùp phuû maët ñöôøng Heä soá caûn laên -Ñöôøng beâ toâng nhöïa vaø beâ toâng xi maêng: 0,007 – 0,015 +Khi traïng thaùi maët ñöôøng raát toát 0,015 – 0,02 +Khi maët ñöôøng coøn toát 0,02 – 0,025 -Ñöôøng raûi ñaù 0,025 – 0,030 -Ñöôøng ñaát: +Ñaát neän, khoâ 0,025 – 0,030 +Ñaát neän sau côn möa 0,05 – 0,15 +Trong thôøi kì laày loäi 0,1 – 0,25 -Ñöôøng caùt: +Caùt khoâ 0,1 – 0,3 +Caùt öôùt 0,06 – 0,15 -Ñöôøng ñaát seùt: +Khoâ 0,04 – 0,06 +Deûo 0,10 – 0,20 KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 29 5.Moâ men caûn laên. Kí hieäu laø Mf Moâ men caûn laên ñöôïc keå tôùi laø do vieäc chuyeån dôøi phaân löïc phaùp tuyeán Pz töø taâm aùp löïc K veà maët phaúng ñi qua taâm truïc baùnh xe: Mf = Mf1 + Mf2 = rñ.f.G.cosa Trong ñoù: Mf1, Mf2 –moâ men caûn laên ôû caùc baùnh xe caàu tröôùc vaø caàu sau. rñ –baùnh kính ñoäng löïc hoïc cuûa baùnh xe. 6.Löïc caûn mooùc keùo. Kí hieäu laø Pmk Löïc caûn mooùc keùo laø phaûn löïc cuûa toaøn boä rôø-mooùc taùc duïng leân xe keùo taïi khoùa mooùc keùo. Trong maët phaúng doïc xe noùi chung, löïc caûn mooùc keùo coù phöông nghieâng vôùi maët ñöôøng moät goùc g.Noù ñöôïc phaân tích thaønh hai phaûn löïc thaønh phaàn theo caùc phöông Ox vaø Oz.Trong ñoù: Pxmk = Pmk.cosg Pzmk = Pmk.sing Baûn chaát cuûa caùc löïc taùc duïng leân rôø-mooùc cuõng töông tö nhö vôùi caùc löïc taùc duïng leân xe keùo. 7.Löïc caûn khoâng khí. Kí hieäu laø Pw Khi xe chuyeån ñoäng trong moâi tröôøng khí quyeån seõ xuaát hieän löïc caûn khoâng khí taùc duïng leân xe. Löïc caûn khoâng khí bao goàm hai thaønh phaàn sau: - Löïc caûn chính dieän.Löïc caûn naøy sinh ra do söï xoaùy loác cuûa doøng khí.Noùi caùch khaùc: löïc caûn chính dieän sinh ra bôûi söï taêng aùp suaát khoâng khí ôû phía tröôùc xe vaø söï giaûm aùp suaát khoâng khí ôû phía sau xe. - Löïc caûn do ma saùt giöõa voû xe vaø khoâng khí ôû gaàn voû xe vôùi nhau.Khi xe chuyeån ñoäng, noù seõ laøm chuyeån ñoäng caùc lôùp khoâng khí bao quanh noù.Lôùp khoâng khí naøy taùc ñoäng leân caùc lôùp khoâng khí khaùc.Vaän toác cuûa caùc lôùp khoâng khí gaàn voû xe cao hôn vaän toác caùc lôùp khoâng khí xe voû xe.Do vaäy taïo neân söï ma saùt giöõa caùc lôùp khí.Vaän toác cuûa xe caøng lôùn thì khoái löôïng khoâng khí tham gia vaøo chuyeån ñoäng caøng nhieàu vaø toång löïc ma saùt caøng cao. Treân cô sôû thöïc nghieäm, ngöôøt ta ñaõ thieát laäp ñöôïc coâng thöùc ñeå tính löïc caûn khoâng khí ñoái vôùi xe nhö sau: Pw = c.r.F.v2 [N] Trong ñoù: c –heä soá daïng khí ñoäng hoïc cuûa xe.Heä soá naøy phuï thuoäc vaøo daïng khí ñoäng hoïc cuûa xe vaø chaát löôïng beà maët cuûa noù. r -maät ñoä khoâng khí [kg/m3]. KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 30 K = c.r _heä soá caûn khoâng khí [Ns2/m4].Ñoái vôùi caùc loaïi xe heä soá caûn khoâng khí coù caùc giaù trò sau: + Xe du lòch K = 0,15 ¸ 0,3 + Xe buyùt, thuøng kín K = 0,3 ¸ 0,5 + Xe vaän taûi K = 0,5 ¸ 0,7 F –dieän tích caûn chính dieän cuûa xe [m2] v –vaän toác chuyeån ñoäng töông ñoái cuûa xe so vôùi khoâng khí [m/s]. Neáu vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe v [km/h], khi ñoù: Pw = ][ 6,3 .. 2 2 NvFK Vieäc xaùc ñònh dieän tích caûn chính dieän cuûa xe gaëp nhieàu khoù khaên.Vì vaäy trong thöïc teá ngöôøi ta söû duïng coâng thöùc gaàn ñuùng sau (hình 1-17): F = B.H [m2] Trong ñoù: B –chieàu roäng cô sôû cuûa xe [m] H –chieàu cao lôùn nhaát cuûa xe [m] 8.Löïc quaùn tính cuûa xe. Kí hieäu laø Pj KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 31 Khi xe chuyeån ñoäng khoâng oån ñònh, löïc quaùn tính cuûa caùc khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán vaø caùc khoái löôïng vaän ñoäng quay xuaát hieän. Löïc quaùn tính naøy seõ trôû thaønh löïc caûn khi xe chuyeån ñoäng nhanh daàn vaø trôû thaønh löïc ñaåy (löïc chuû ñoäng) khi xe chuyeån ñoäng chaäm daàn. Löïc quaùn tính bao goàm caùc thaønh phaàn sau: -Löïc quaùn tính do gia toác khoái löôïng chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa xe, kí hieäu laø Pj1. -Löïc quaùn tính do gia toác khoái löôïng vaän ñoäng quay cuûa ñoäng cô (chuû yeáu laø baùnh ñaø), kí hieäu laø Pj2. -Löïc quaùn tính do gia toác caùc khoái löôïng vaän ñoäng quay cuûa heä thoáng truyeàn löïc vaø caùc baùnh xe, kí hieäu laø Pj3. Neáu kí hieäu gia toác chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa xe laø J = dt dv thì löïc quaùn tính Pj1 ñöôïc xaùc ñònh nhö sau: dt dv g GJmPj ..1 == Trong ñoù: m –khoái löôïng cuûa xe; G –troïng löôïng cuûa xe; g –gia toác troïng tröôøng. Löïc quaùn tính Pj2 xaùc ñònh nhö sau: d tltlee j r iJP he=2 Trong ñoù: Je –moâ men quaùn tính khoái löôïng vaän ñoäng quay cuûa ñoäng cô quy daãn veà truïc khuyûu, coù keå khoái löôïng vaän ñoäng quay phaàn chuû ñoäng ly hôïp ee = dt d ew -gia toác goùc cuûa khoái löôïng quay cuûa ñoäng cô (quy daãn veà truïc khuyûu ñoäng cô) we –vaän toác goùc cuûa truïc khuyûu ñoäng cô itl –tæ soá truyeàn cuûa heä thoáng truyeàn löïc htl –hieäu suaát cuûa heä thoáng truyeàn löïc rñ –baùn kính ñoäng löïc hoïc baùnh xe Ta coù theå bieåu thò gia toác goùc cuûa ñoäng cô theo gia toác chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa xe: dt dv r i dt di dt d lan tlk tl e e .=== ww e Trong ñoù: KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 32 wk –vaän toác goùc cuûabaùnh xe dt d kw -gia toác goùc cuûa baùnh xe rlaên –baùn kính laên cuûa baùnh xe Keát quaû ta coù: Pj2 = dt dv rr iJ land tltle . . .. 2 h Löïc quaùn tính Pj3 ñöôïc xaùc ñònh theo bieåu thöùc sau: Pj3 = d k k d nnn n rdt dJ r i dt dJ 1... åå + whw Trong ñoù: Jn –moâ men quaùn tính cuûa chi tieát quay thöù n trong heä thoáng truyeàn löïc (HTTL) ñoái vôùi truïc quay cuûa noù in –tæ soá truyeàn tính töø chi tieát quay thöù n trong HTTL tôùi baùnh xe chuû ñoäng hn –hieäu suaát tính töø chi tieát quay thöù n trong HTTL tôùi baùnh xe chuû ñoäng Jk –moâ men quaùn tính cuûa baùnh xe chuû ñoäng vaø caùc chi tieát cuøng quay vôùi noù wn –vaän toác goùc cuûa chi tieát quay thöù n trong HTTL ñoái vôùi truïc quay cuûa noù. Bieán ñoåi caùc gia toác goùc veà gia toác chuyeån ñoäng tònh tieán cuûa xe vaø thay vaøo bieåu thöùc treân, ta ñöôïc: Pj3 = dt dv rr J rr i J land k land nn n .. 1 . .2 ÷÷ ø ö çç è æ +å åh Toång hôïp caùc löïc quaùn tính thaønh phaàn ôû treân, ta ñöôïc: Pj = Pj1 + Pj2 + Pj3 = d. dt dv g G . Trong ñoù: d -heä soá aûnh höôûng cuûa caùc khoái löôïng quay ñeán chuyeån ñoäng tònh tieán, vôùi: ú ú û ù ê ê ë é ÷÷ ø ö çç è æ +++= å å land k land nn n land tltle rr J rr i J G g rr iJ G g . 1 . . . .. .1 22 hh d Heä soá d phuï thuoäc vaøo tæ soá truyeàn cuûa heä thoáng truyeàn löïc.Heä soá d coù giaù trò lôùn ôû tay soá i vaø giaûm daàn ôû caùc tay soá tieáp theo. KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 33 Khi khoâng bieát chính xaùc giaù trò Je vaø Jn, heä soá d coù theå tính toaùn theo coâng thöùc kinh nghieäm sau: ( ) b d hii G Gi .105,01 2++=d Trong ñoù: Gñ –troïng löôïng toaøn boä cuûa xe öùng vôùi taûi troïng ñònh möùc ihi –tæ soá truyeàn cuûa hoäp soá ôû tay soá thöù i Gb –troïng löôïng toaøn boä xe öùng vôùi taûi baát kì, khaùc vôùi taûi ñònh möùc VI.PHÖÔNG TRÌNH ÑOÄNG LÖÏC HOÏC CHUYEÅN ÑOÄNG THAÚNG CUÛA OÂTOÂ Phöông trình ñoäng löïc hoïc chuyeån ñoäng thaúng cuûa oâtoâ thieát laäp moái quan heä giöõa caùc noäi löïc vaø ngoaïi löïc taùc duïng leân oâtoâ.Phöông trình naøy cho pheùp xaùc ñònh trò soá cuûa caùc löïc chöa bieát (keå caû löïc quaùn tính) khi cho tröôùc nhöõng soá lieäu caàn thieát.Ñoái vôùi oâtoâ khoâng keùo rôø-mooùc, xe ñaàu keùo vaø vôùi töøng rôø-mooùc keùo ta coù theå thaønh laäp ñöôïc hai phöông trình ñoäng löïc hoïc: phöông trình caân baèng löïc keùo vaø phöông trình caân baèng coâng suaát. A.PHÖÔNG TRÌNH CAÂN BAÈNG LÖÏC KEÙO.ÑOÀ THÒ CAÂN BAÈNG LÖÏC KEÙO 1.Caùc giaû thieát Khi nghieân cöùu chuyeån ñoäng thaúng cuûa oâtoâ, ta thöøa nhaän caùc giaû thieát sau: -Ñaây laø baøi toaùn phaúng, khaûo saùt trong heä toïa ñoä OXZ.Do ñoù moâ hình oâtoâ ñöôïc khaûo saùt laø hình chieáu beân cuûa xe (khoâng tính beà daày cuûa xe; hai baùnh xe cuûa moät caàu ñöôïc coi laø moät; taûi troïng ñaët leân caùc caàu ñöôïc coi laø ñaët leân baùnh xe). -Chæ khaûo saùt trong tröôøng hôïp xe ñi thaúng, chuyeån ñoäng leân doác, coù gia toác vaø coù keùo rôø mooùc. -Maët ñöôøng phaúng, nhaün, khoâng coù maáp moâ, goùc doác a ¹ 0. -Döôùi taùc duïng cuûa taûi troïng Px vaø Pz loáp bò bieán daïng theo höôùng kính vaø bieán daïng voøng, nhöng caùc bieán daïng laø ñoäc laäp vôùi nhau. 2.Moâ hình khaûo saùt Vôùi caùc giaû thieát treân, ta xaây döïng ñöôïc sô ñoà ngoaïi löïc vaø moâ men ngoaïi löïc taùc duïng leân xe trong tröôøng hôïp chuyeån ñoäng thaúng (xem hình 1-18). KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 34 Treân sô ñoà naøy, caùc ngoaïi löïc taùc duïng leân oâtoâ goàm coù: G –troïng löôïng cuûa oâtoâ Pw –löïc caûn khoâng khí Pmk –löïc caûn mooùc keùo G.sina –löïc caûn leân doác Pf –löïc caûn laên Mf –moâ men caûn laên Pj –löïc caûn quaùn tính Pz1, Pz2 –phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng taùc duïng leân baùnh xe caàu tröôùc, sau Pk –löïc keùo tieáp tuyeán (phaûn löïc tieáp tuyeán cuûa ñöôøng) c –troïng taâm xe a, b –khoaûng caùch töø troïng taâm xe ñeán taâm truïc baùnh xe caàu tröôùc vaø sau L –chieàu daøi cô sôû cuûa xe, L = a+b hg –chieàu cao troïng taâm xe hw -khoaûng caùch töø ñieåm ñaët löïc Pw ñeán truïc OX. Heä toïa ñoä OXZ ñöôïc choïn sao cho truïc OX naèm treân maët phaúng ñöôøng, truïc OZ ñi qua troïng taâm xe. Taát caû caùc löïc vaø moâ men keå treân, tröø phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng Pz1, Pz2 coøn laïi ñeàu ñaõ ñöôïc khaûo saùt trong caùc muïc III, IV, V.Döôùi ñaây ta seõ khaûo saùt caùc phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng Pz1, Pz2. 3.Phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng taùc duïng leân caùc baùnh xe vaø phöông phaùp xaùc ñònh chuùng Trong quaù trình oâtoâ chuyeån ñoäng, ngoaøi caùc ngoaïi löïc taùc ñoäng, treân baùnh xe coøn chòu taùc duïng cuûa phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng.Phaûn löïc naøy luoân thay ñoåi theo caùc ngoaïi löïc vaø moâ men taùc duïng leân xe. Trò soá cuûa caùc phaûn löïc phaùp tuyeán aûnh höôûng tôùi chaát löôïng keùo, chaát löôïng phanh, tính oån ñònh, tính daãn höôùng cuûa xe; ñoàng thôøi cuõng aûnh höôûng tôùi ñoä beàn vaø tuoåi thoï caùc chi tieát, caùc cuïm chòu löïc cuûa xe. Döôùi ñaây ta seõ khaûo saùt cho tröôøng hôïp xe hai caàu. Tröôøng hôïp toång quaùt, xe chuyeån ñoäng leân doác coù gia toác vaø keùo rôø-mooùc.Ñaët caùc ngoaïi löïc vaø moâ men taùc duïng leân xe (hình 1-18). Ñeå xaùc ñònh caùc phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng taùc duïng leân caû hai baùnh xe caàu tröôùc (Pz1) vaø hai baùnh xe caàu sau (Pz2), ta thaønh laäp hai phöông trình tónh hoïc sau: KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 35 -Phöông trình hình chieáu caùc löïc leân truïc OZ.Vôùi giaû thieát goùc g, goùc hôïp bôûi maët phaúng song song vôùi ñöôøng vaø caàn keùo rôø-mooùc nhoû neân ta coù theå coi: Pmk » Pmkx do ñoù Pmkz » 0, ta coù: Pz1 + Pz2 =G.cosa -Laäp phöông trình caân baèng moâ men cuûa caùc ngoaïi löïc taùc duïng ñoái vôùi taâm aùp löïc taïi baùnh xe caàu sau (ñieåm K), ta coù: Mf1 + Mf2 + Pz1.L +Pj.hg + G.sina.hg + Pw.hw + Pmk.hmk – G.cosa.hg = 0 Bieán ñoåi bieåu thöùc moâ men treân ta ñöôïc: Pz1 = ( ) L MMhPhPhGP L Gb ffmkmkgj 21..sin.cos.. +++++- ww aa Pz2 = G.cosa - Pz1 Pz2 = ( ) L MMhPhPhGP L Ga ffmkmkgj 21..sin.cos.. ++++++ ww aa Caùc tröôøng hôïp rieâng: *Trong heä phöông trình treân, khi boû qua caùc moâ men caûn laên Mf1 vaø Mf2 (vì chuùng nhoû hôn nhieàu so vôùi caùc giaù trò khaùc) thì: Pz1 = ( ) L hPhPhGP L Gb mkmkgj ..sin.cos.. +++- ww aa Pz2 = ( ) L hPhPhGP L Ga mkmkgj ..sin.cos.. ++++ ww aa *Tröôøng hôïp xe khoâng keùo rôø-mooùc (Pmk = 0): Pz1 = ( ) L hPhGP L Gb gj wwaa .sin.cos.. ++- Pz2 = ( ) L hPhGP L Ga gj wwaa .sin.cos.. +++ *Khi xe khoâng keùo rôø-mooùc (Pmk = 0) vaø chuyeån ñoäng ñeàu (Pj = 0): Pz1 = L hPhG L Gb g wwaa ..sin.cos.. +- Pz2 = L hPhG L Ga g wwaa ..sin.cos.. ++ *Khi xe chuyeån ñoäng ñeàu treân ñöôøng naèm ngang, coù keå ñeán löïc caûn khoâng khí vaø khoâng keùo rôø-mooùc: L hP L bGPz ww .. 1 -= L hP L aGPz ww .. 2 += *Tröôøng hôïp xe ñöùng yeân, (löïc Pw = 0): L bGPz . 1 = KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 36 L aGPz . 2 = Neáu ta goïi G1,G2 laø taûi troïng cuûa xe phaân boá ra caàu tröôùc vaø caàu sau, khi ñoù: L bGG .1 = L aGG .2 = Töø caùc bieåu thöùc treân ta nhaän thaáy raèng: khi xe chuyeån ñoäng, phaûn löïc phaùp tuyeán cuûa ñöôøng Pz1 = Pz2 taùc ñoäng leân xe khoâng nhöõng phuï thuoäc vaøo caùc thoâng soá keát caáu nhö hg, a, b, hmk…maø coøn thay ñoåi theo traïng thaùi chuyeån ñoäng cuûa xe.Ví duï, khi xe leân doác trò soá löïc Pz1 giaûm, Pz2 taêng.Khi xe taêng toác, trò soácuûa Pz1 taêng, Pz2 giaûm.Ngoaøi ra, löïc caûn mooùc keùo, löïc caûn khoâng khí cuõng laøm cho löïc Pz1, Pz2 thay ñoåi.Vì vaäy, ñeå ñaùnh giaù möùc ñoä thay ñoåi vaø ñeå xaùc ñònh löïc Pz1, Pz2 trong caùc tröôøng hôïp chuyeån ñoäng khaùc nhau, ngöôøi ta söû duïng heä soá phaân boá taûi troïng. Ñaët: 1 1 1 l= G Pz -heä soá phaân boá taûi troïng leân caùc baùnh xe caàu tröôùc 2 2 2 l= G Pz -heä soá phaân boá taûi troïng leân caùc baùnh xe caàu sau Caùc giaù trò giôùi haïn cuûa l1, l2 thöôøng thay ñoåi trong caùc phaïm vi sau: *Khi taêng toác: -Treân ñöôøng baèng: l1 = 0,65 ¸ 0,70 ; l2 = 1,2 ¸1,35 -Khi leân doác: l1 = 0,5 ; l2 = 1,5 *Khi phanh -Treân ñöôøng baèng: l1 = 1,4 ; l2 = 0,7 -Khi xuoáng doác vaø phanh: l1 = 1,5 ; l2 = 0,5 Toùm laïi, giaù trò giôùi haïn cuûa l1 vaø l2 naèm trong khoaûng: l1 = 0,5 ¸1,5 l2 = 1,5 ¸0,5 Trò soá l1 coù aûnh höôûng raát lôùn tôùi tính daãn höôùng cuûa xe.Coøn ñoái vôùi caùc xe coù caàu sau laø caàu chuû ñoäng thì l2 seõ ñaët tröng cho troïng löôïng baùm cuûa xe. 4.Phöông trình caân baèng löïc keùo vaø ñoà thò caân baèng löïc keùo a.Phöông trình caân baèng löïc keùo Söû duïng sô ñoà khaûo saùt toång quaùt cuûa xe (hình 1-18), chieàu caùc löïc leân truïc OX ta ñöôïc phöông trình caân baèng löïc keùo cuûa xe. Pk – Pf –Pmk –Pj –G.sina -Pw = 0 hay Pk = Pf + Pi +Pmk +Pj + Pw KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 37 Pk = Py + Pmk + Pj + Py Trong ñoù: Pk –löïc keùo tieáp tuyeán, d tltle d k k r iM r MP h..== Pf –löïc caûn laên, Pf = f.G.cosa Pi –löïc caûn leân doác, Pi = G.sina Pmk –löïc caûn mooùc keùo Pj –löïc caûn quaùn tính, Pj = d.m.J ; vôùi m = G/g, suy ra: dt dv g GPj .d= Py -löïc caûn toång coäng cuûa ñöôøng, Py = Pi + Pf Vieát phöông trình döôùi daïng khai trieån , ta coù: 2..)sincos.( .. vKF dt dv g GPfG r iM mk d tltle ++++= daa h (1-4) 2... .. vKF dt dv g GPG r iM mk d tltle +++= dy h Töø phöông trình (1-3) ta thaáy raèng, taát caû caùc löïc thaønh phaàn ôû veá phaûi laø löïc caûn trôû chuyeån ñoäng.Löïc keùo (veá traùi) laø löïc ñaåy cuûa xe.Vì vaäy coù theå vieát phöông trình (1-3) goïn laïi nhö sau: Pk = Pc Trong ñoù: Pc –löïc caûn chuyeån ñoäng Pc = Pf + Pi + Pw + Pj + Pmk. Caàn löu yù raèng phöông trình (1-3) ñöôïc vieát döôùi ñieàu kieän xe leân doác, chuyeån ñoäng coù gia toác.Tröôøng hôïp xe xuoáng doác, chaäm daàn, luùc ñoù löïc quaùn tính Pj (coøn goïi laø löïc caûn taêng toác) vaø löïc Pi = G.sina trôû thaønh löïc ñaåy.Tröôøng hôïp naøy naøy, phöông trình seõ ñöôïc vieát nhö sau: Pk + Pi +Pj –Pf -Pw -Pmk = 0 Hay : Pk + Pi +Pj = Pf + Pw + Pmk Tröôøng hôïp xe khoâng keùo rôø-mooùc, phöông trình caân baèng löïc keùo coù daïng: Pk = Py + Pw + Pj (1-5) b.Ñoà thò caân baèng löïc keùo Phöông trình caân baèng löïc keùo bieåu dieãn döôùi daïng ñoà thò ñöôïc goïi laø ñoà thò caân baèng löïc keùo. Treân heä toïa ñoä P-v, truïc tung öùng vôùi caùc thaønh phaàn löïc P, truïc hoaønh öùng vôùi vaän toác chuyeån ñoäng tònh tieán v cuûa oâtoâ, ngöôøi ta xaây döïng nhöõng ñöôøng cong Pk ôû caùc soá truyeàn khaùc nhau phuï thuoäc vaøo vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe.Treân ñoà thò ngöôøi KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 38 ta cuõng xaây döïng caùc ñöôøng cong löïc caûn Pf, Pi vaø (Py + Pw) phuï thuoäc vaøo vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe (öùng vôùi moãi loaïi ñöôøng coù ñoä doác khoâng ñoåi).Ñöôøng bieåu dieãn löïc caûn toång coäng cuûa ñöôøng Py = Pi + Pf, moät caùch gaàn ñuùng coù theå coi laø moät ñöôøng thaúng song song vôùi truïc hoaønh.Treân thöïc teá, do Pf =f(v), ñaëc bieät khi xe chuyeån ñoäng vôùi vaän toác lôùn Pf seõ taêng leân.Do vaäy Py cuõng taêng theo.Ñöôøng bieåu dieãn Py khoâng song song vôùi truïc hoaønh. Löïc caûn khoâng khí Pw = f(v2).Noù phuï thuoäc vaøo bình phöông vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe.Toác ñoä chuyeån ñoäng cuûa xe caøng lôùn, Pw caøng taêng cao.Do vaäy ñoà thò bieåu dieãn cuûa Py + Pw laø moät ñöôøng cong (hình 1-19). Thaønh phaàn löïc caûn (Py + Pw) luoân toàn taïi trong moïi ñieàu kieän chuyeån ñoäng, noù seõ quyeát ñònh löïc keùo caàn thieát ñeå xe chuyeån ñoäng vôùi vaän toác khoâng ñoåi.Neáu ta goïi Pdö laø löïc dö [vôùi Pdö = Pk – (Py + Pw)] öùng vôùi caùc toác ñoä chuyeån ñoäng xaùc ñònh ôû moãi soá truyeàn thì : +Khi Pdö > 0 – xe coøn coù khaû naêng taêng toác hoaëc chôû theâm haøng hoùa; +Khi Pdö = 0 (töùc laø löïc keùo baèng löïc caûn) – xe khoâng coøn khaû naêng taêng toác; +Khi Pdö < 0 (löïc keùo nhoû hôn löïc caûn) –xe khoâng theå chuyeån ñoäng ñöôïc nöûa. Treân ñoà thò ta thaáy taïi v = v1 löïc keùo cuûa xe ôû soá truyeàn ñang khaûo saùt (tay soá III) coøn dö moät ñoaïn (4-3).Löïc keùo dö naøy coù theå ñöôïc söû duïng ñeå taêng toác xe hoaëc coù theå söû duïng ñeå keùo rôø-mooùc. Taïi ñieåm 5 treân ñoà thò, löïc keùo dö khoâng coøn nöûa (Pk = Py + Pw).Nghóa laø ñoái vôùi xe cho tröôùc chaïy treân loaïi ñöôøng xaùc ñònh (cho tröôùc), toác ñoä toái ña cuûa xe seõ laø: v = vmax. KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 39 B.PHÖÔNG TRÌNH CAÂN BAÈNG COÂNG SUAÁT.ÑOÀ THÒ CAÂN BAÈNG COÂNG SUAÁT 1.Phöông trình caân baèng coâng suaát Cuõng töông töï nhö löïc keùo, coâng suaát cuûa ñoäng cô sinh ra sau khi ñaõ maát maùt trong heä thoáng truyeàn löïc, phaàn vaän haønh Nt, coâng suaát coøn laïi duøng ñeå khaéc phuïc coâng suaát caûn laên Nf, caûn leân doác Ni, caûn khoâng khí Nw, caûn taêng toác Nj vaø caûn mooùc keùo Nmk.Phöông trình bieåu dieãn moái quan heä giöõa coâng suaát ñoäng cô phaùt ra vaø caùc coâng suaát keå treân, goïi laø phöông trình caân baèng coâng suaát.Ta coù: Ne = Nt + Nf ± Ni + Nw ± Nj + Nmk (1-6) Hoaëc Ne - Nt =Nk = Nf ± Ni + Nw ± Nj + Nmk Trieån khai phöông trình treân khi xe chuyeån ñoäng nhanh daàn, leân doác vaø khoâng keùo rôø-mooùc: Nk = v.f.G.cosa +v.G.sina +KF.v3 + dt dv g Gv ..d (1-7) Phöông trình (1-6) vaø (1-7) laø phöông trình caân baèng coâng suaát cuûa ñoäng cô. Trong ñoù: Nk – laø coâng suaát keùo cuûa baùnh xe chuû ñoäng Nf = v.f.G.cosa – coâng suùaât tieâu hao cho caûn laên cuûa baùnh xe Ni = v.G.sina – coâng suaát tieâu hao cho caûn leân doác Nw = KF.v3 – coâng suaát tieâu hao cho löïc caûn khoâng khí Nj = dt dv g Gv ..d – coâng suaát tieâu hao cho löïc caûn taêng toác Nmk –coâng suaát tieâu hao ñeå keùo rôø-mooùc Ñôn vò tính cho caùc ñaïi löôïng ôû coâng thöùc (1-6) vaø (1-7) laø: Coâng suaát N [W]; troïng löôïng G [N]; vaän toác v [m/s]; heä soá K [N.s2/m4]; dieän tích F [m2]; gia toác J = dv/dt [m/s2]; gia toác rôi töï do g [m/s2]. 2.Ñoà thò caân baèng coâng suaát KHOA CÔ KHÍ Giaùo Trình Lyù Thuyeát OÂtoâ TRÖÔØNG CAO ÑAÚNG COÄNG ÑOÀNG Trang 40 Phöông trình caân baèng coâng suaát cuûa ñoäng cô ñöôïc bieåu dieãn döôùi daïng ñoà thò goïi laø ñoà thò caân baèng coâng suaát. Treân heä toïa ñoä N-v, ta xaây döïng caùc ñöôøng cong coâng suaát coù ích cuûa ñoäng cô Ne vaø coâng suaát keùo cuûa baùnh xe chuû ñoäng Nk theo vaän toác chuyeån ñoäng cuûa xe ôû caùc soá truyeàn (hình 1-20), truïc tung öùng vôùi N, truïc hoaønh öùng vôùi v.Treân ñoà thò cuõng xaây döïng ñöôøng cong coâng suaát caûn Ny = (Nf + Ni) vaø ñöôøng cong (Ny +Nw). Tung ñoä naèm giöõa ñöôøng cong (Ny + Nw) vaø truïc hoaønh töông öùng vôùi coâng suaát tieâu hao ñeå khaéc phuïc löïc caûn toång coäng cuûa ñöôøng vaø löïc caûn khoâng khí. Treân ñoà thò (hình 1-20, a), ta thaáy taïi v = v1, coâng suaát cuûa xe ôû baøi toaùn khaûo saùt coøn dö moät ñoaïn (3-4).Coâng suaát dö naøy cuûa xe coù theå söû duïng ñeå taêng toác, keùo rôø-mooùc hoaëc ñeå khaéc phuïc löïc caûn lôùn hôn cuûa ñöôøng. Khi xe chuyeån ñoäng ñeàu, coâng suaát Nk chæ ñeå tieâu hao cho löïc caûn cuûa ñöôøng vaø cuûa khoâng khí.Vaän toác lôùn nhaát maø xe coù theå ñaït ñöôïc öùng vôùi tröôøng hôïp môû hoaøn toaøn böôùm ga (hoaëc keùo heát thanh raêng) laø khi coâng suaát Nk baèng toång coâng suaát Ny +Nw (ñieåm A, v = vmax). Khi muoán cho xe chuyeån ñoäng ñeàu cuõng treân loaïi ñöôøng naøy vôùi nhöõng vaän toác nhoû hôn vmax thì ngöôøi laùi phaûi cho ñoäng cô laøm vieäc ôû caùc ñöôøng ñaëc tính cuïc boä (bôùt löôïng nhieân lieäu cung caáp cho ñoäng cô) hoaëc chuyeån veà nhöõng soá truyeàn thaáp hôn (hình 1-20,b).