Chương 1: Các lực và momen tác dụng lên ôtô Tỷ số truyền hộp số phụ (ip) thường bố trí iheo hai loại cấp số.2 Hiệu suất của hệ thống truyền lực Trong suốt quá trình làm việc, công suất động cơ sẽ bị mất mát do: - Ma sát trong hệ thống truyền lực. - Khuấy dầu bôi trơn động cơ nên công suất truyền đến bánh xe chủ động (Nk) còn lại: Nk = Ne-Nt Nt: công suất mất mát do ma sát và khuấy dầu bôi trơn động cơ. Hiệu suất truyền lực là tỷ số giữa công suất truyền đến bánh xe chủ động (Nk) và công suất hữu ích của động cơ (Ne). nt Ne Ne N.7) Tjt: hiệu suât truyên lực.
Hiệu suất truyền lực phụ thuộc vào nhiều thông số và điều kiện làm việc như: Chế độ tải trọng; tốc độ chuyển động; chất lượng chế tạo các chi tiết; độ nhớt dầu bôi trơn. Hiệu suất truyền lực được xác định bằng tích số hiệu suất truyền của các cụm chi tiết trong hệ thống truyền lực.nh -ncđ -no -nc (1-8) m- hiệu suất ly hợp (thường T| = 1); TỊh - hiệu suất hộp số và hộp số phụ; T|cđ-hiệu suất các đăng; no - hiệu suất cầu chủ động; T|c - hiệu suất của truyền lực cuối. Hiệu suất này (rịt) còn có thể xác định qua thực nghiệm và có giá trị trung bình như bàng 1. Lý thuyết ôtô 21 Bảng 1.1: Hiệu suất truyền lực cùa các loại ôtô Loại xe Giá trị trung bình T|t 0 tô du lịch 0,93 0 tô tải với truyền lực chính một cấp 0,89 0 tô tải với truyền lực chính hai cấp 0,85 1.3 Motnen quay ở bảnh xe chủ động và lực kẻo tiếp tuyến a) Trường hợp ôtô chuyển động đều và ổn định Khi ôtô chuyển động đều và ổn định, momen quay bánh xe chủ động (Mk) được xác định theo: Mk = Mc.io-ih-ip-nt (1-9) b) Trường hợp ôtô chuyển động có gia tốc Khi ôtô chuyển động gia tốc, các cụm chi tiết động cơ làm việc không ổn định, do đó momen quay đông cơ thay đổi: m;= Momen quay bánh xe chủ động cũng thay đổi: m; = M;.
: momen quán tính các chi tiết chuyển động quay ôtô dt X lị,' momen quán tính bánh xe chủ động dt Ie.~“ : momen quan tính trục khuỷu động cơ đĩ iu, ìn: tỷ Số truyền và hiệu suất truyền từ các chi tiết đến bánh xe chủ động Khi biến đổi các gia tốc quay theo gia tốc chuyển động của ôtô (j) ta được: 22 Chương 1: Các lực và momen tác dụng lên ôtô díủb dúih.--- d’ dr r>n rh *>TỊ dc dcứh , .— dr dt Ffc do>e dcoh. i* — -E=—^xif =j— dr dt rtj j: gia tốc tịnh tiến của ôtô rb: bán kính làm việc trung bình bánh xe chủ động Qua các công thức trên, sau biến đổi sẽ tính được momen quay bánh xe chủ động khi chuyển động có gia tốc. Mk - ------------ -) Đặt: Ie-it"1t+Sin'in'nn+Il'o. Mj = j( r )• là momen quán tính của các cụm chi tiết chuyển động quay quy dẫn về bánh xe chủ động.
Như vậy ta có: MÍ = Mk-Mj (1.10) c) Lực kéo tiếp tuyến bảnh xe chủ động Momen quay bánh xe chủ động (Mk) khi tiếp xúc mặt đường sẽ tạo ra lực (P) ngược chiều với chiều chuyển động ôtô. Từ mặt đường sẽ phát sinh phản lực (Pk = P). Lực Pk gọi là lực kéo tiếp tuyến bánh xe chủ động. Lý thuyết ôtô 23 Lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chủ động được xác định qua biểu thức: Ml, Ma.11 Khi ôtô đang tăng tốc hoặc giảm tốc ĩbí bán kính làm việc trung bình của bánh xe chủ động.
Ví dụ 4: Xây dựng đường đặc tính kéo của xe du lịch với các số liệu cho ở ví dụ 1, và ihl = 3.9; khi xe chuyển động đều. Giải Để xây dựng đường đặc tính kéo trên, đồ thị Pk-V ứng với từng số truyền ihl -ỉ- ih3, khi xe chuyển động đều, cần tính: Tốc độ chuyển động của xe: v = 0.Xvòng/phút) 2000 ’----- 4000 — 0 2000 4000 n« ( vong/phut) Hình 1.7: Đồ thị đặc tính kéo pk - V Đồ thị hình 1.7 vẽ trực tiếp qua Labview.2: Tôc độ và lực kéo thay đôi theo số vòng quay động cơ ờ các sổ truyền khác nhau Thông số số vòng quay trục khuỷu ne (vòng/phút) 800 1600 2400 3200 4000 4800 Vi(km/h) 7.3 Pki (N) 6650 7090 7090 6650 5720 4360 Pk2 (N) 3790 4040 4040 3790 3260 2480 Pk3 (N) 2140 2280 2280 2140 1840 1400 Lý thuyết ôtô 25 1.3 Lực bám của bánh xe chủ động và hệ số bám 1.1 Lực bám và hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường Để ôtô chuyển động được thì giữa vùng tiếp xúc của bánh xe chú động với mặt đường phải có độ bám nhất định được đặc trưng qua hệ số bám ọ. Phán lực thẳng đứng mặt đường lên bảnh xe (2) Hệ số bám (p giữa bánh xe chủ động với mặt đường là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến cực đại (Pkmax) của bánh xe chủ động và tải trọng thắng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động. Tải trọng thẳng đứng này gọi là trọng lượng bám (G<p) Pkmax » /1 1OX 9 = -;— (1.13) Từ công thức (1.13) có thể xác định lực kéo tiếp tuyến cực đại theo điều kiện bám giữa bánh xe và mặt đường : ~ *14) (1 Nếu gọi z là phản lực từ mặt đường tác dụng lên bánh xe chủ động, ta có : Từ đó có lực bám của bánh xe và mặt đường : Ptp = (p.15) Điều kiện để bánh xe chủ động không bị trượt quay khi chuyển động là lực kéo tiếp tuyến (Pkmax) của bánh xe chủ động không được vượt quá lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường: 26 Chương 1: Các /ực và momen tác dụng lẽn ôtô Pkmax — P<p i (1.16) hay: Mfanax rr ~~~~ <<p.
z rb Qua các công thức (1.16) có: Pkmax = <P-$(p P<p = <p- z kmax Vậy để ôtô chuyển động được và không bị trượt trên mặt đường thì : Pknux £ V A, (1.17) Từ đó, để sử dụng hết lực kéo tiếp tuyến tại bánh xe chú động cần phải tăng giá trị hệ số bám (ọ) hay trọng lượng bám (G<p): - Đối với loại ôtô có tính năng cơ động cao thường sử dụng loại lốp có mấu bám cao để tăng hệ số bám ((p) - Hoặc sử dụng loại xe có nhiều cầu chú động để tăng trọng lượng bám (G(p). ■ Trường hợp ở vùng tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đường có cả phản lực tiếp tuyến (AỌ và phản lực ngang của đường (Y) lên bánh xe chủ động thì điều kiện để bánh xe chú động không bị trượt là: vx2+r á p; Vời pị : lực bám của bánh xe chủ động với mặt đường theo hướng vectơ hợp lực của các lực (X) và (Y). ■ Quan hệ giữa lực (X) và (Y) có thể biểu thị qua đồ thị KAMM Lý thuyết ôtô 27 Hình Ỉ. Đồ thị KAMM ■ Đồ thị KAMM là đường tròn có bán kính Rmax : R-max ~ Ọmax- z Khl • ỌXmax “ ỌYmax — Ọmax”^ R-max — pípmox — Ọmax- z X - Xmax“* Y = 0 : lực bên không tác dụng lên bánh xe Y = Ymax-» X = 0 : lực kéo không tác dụng lên bánh xe 13.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ sổ bám Hệ số bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường phụ thuộc : - Nguyên liệu và tình trạng mặt đường (khô, ướt, mấp mô.) - Kết cấu và dạng hoa lốp, áp suất bên trong lốp Các điều kiện sử dụng như tải trọng, tốc độ chuyển động và độ trượt giữa bánh xe chủ động và mặt đường.
28 Chương 1: Các lực và momen tác dụng lên ôtô Hình 1. Cảcyếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám Qua các đồ thị khảo nghiệm hình 1.10: Khi áp suất trong lốp (p) tăng, hệ sổ bám lúc đầu tăng lên rồi giảm xuống (hình 1. Khi tăng tốc độ chuyển động ôtô (v), hệ số bám giảm từ từ (hình 1. Khi tăng tải trọng thẳng đứng (Z) lên bánh xe, hệ số bám giảm có dạng tuyến tính (hình 1.
Khi độ trượt (X) tăng thì hệ số bám tăng, sau đó khi độ trươt tiếp tục tăng (À, > 20%) thì hệ số bám giảm (hình 1. Khi đường ướt thì ảnh hưởng của áp suất trong lốp (p), tốc độ chuyển động ôtô (v) và tải trọng thẳng đứng lên bánh xe (Z) đến hệ số bám ((p) càng lớn (hình 1. Ngoài hệ số bám trong mặt phẳng dọc ((px), tức mặt phẳng chuyển động của ôtô tại vùng tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường còn xuất hiện Lý thuyết ôtô 29 hệ số bám ngang ((py) trong mặt phẳng vuông góc với mặt phẳng chuyển động của ôtô. Hệ số bám này cùng chịu ảnh hưởng các yếu tố trên.
Hệ số bám dọc ((px) có thể xác định bằng phưong pháp khảo nghiệm: Dùng 1 xe kéo 1 xe phía sau được phanh cứng hoàn toàn. Giữa 2 xe có đặt lực kế để đo lực bám phát sinh ở xe sau. Biết được trọng lượng bám của xe sau có thể xác định hệ số bám dọc Ọx <Px = Qua quá trình khảo nghiệm trên nhiều loại đường có kết quả sau: Bảng 1. Hệ số hám cùa các loại đường khác nhau Loại đưòng và tình trạng mặt đường Hệ số bám (px Đường nhựa hoặc bêtong • Khô và sạch 0.45 Đường đất • Pha sét khô 0.4 Các loại lực cản chuyển động của ôtô Trường hợp tổng quát, khi ôtô chuyển'động trên đường dốc, không ổn định (có gia tốc) và lực kéo ở romoóc.
30 Chương 1: Các lực và momen tác dụng lên ôtô Hình 1.