Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính năng quay vòng của xe HYUNDAI 1,25 tấn khi vận chuyển trên đường nông thôn

AM ðOAN Tơi xin cam đoan rằng : Số liệu và kết quả nghiên cứu trong luận văn này là trung thực và chưa được sử dụng để bảo vệ một học vị nào. Tơi cũng xin cam đoan rằng: Các thơng tin trích dẫn trong luận văn này đều được chí rõ nguồn gốc. Hà nội, ngày tháng năm 20 Tác giả Nguyễn Văn Vỹ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... ii LỜI CẢM ƠN Lời cảm ơn chân thành đầu tiên tác giả xin được gửi đến người thầy PGS.TS. Nơng Văn Vìn, người trực tiếp hướng dẫn đã dành nhiều thời gian, cơng sức để chỉ dẫn, giúp đỡ tác giả hồn thành luận văn này. Với tình cảm chân thành, tác giả xin bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc tới Ban Giám hiệu, Viện ðào tạo sau ðại học, Khoa cơ điên, Bộ mơn động lực, các giảng viên của trường ðại học nơng nghiệp Hà Nội cùng với các giảng viên thuộc các Viện nghiên cứu tham gia giảng dạy lớp Cao học cơ khí nơng nghiệp khĩa 2008 - 2010, đã tạo điều kiện thuận lợi cho tác giả được học tập, nghiên cứu, làm cơ sở cho việc nghiên cứu đề tài. Tơi xin trân trọng cảm ơn ban giảm hiệu Trường cao đăng nghề KTCN Việt Nam – Hàn Quốc, Khoa cơng nghệ ơ tơ cùng gia đình, bạn bè, đồng nghiệp tạo mọi điều kiện thuận lợi giúp đỡ tơi hồn thành luận văn tốt nghiệp này. Hà Nội, ngày... tháng... năm 2010 Tác giả Nguyễn Văn Vỹ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... iii MỤC LỤC Lời cam đoan i Lời cảm ơn ii Mục lục iii Các ký hiệu trong luận văn vi Danh mục hình vii MỞ ðẦU 1 1 ðặt vấn đề 1 2 Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. 2 3 Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài 2 4 Phương pháp nghiên cứu 3 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 4 1.1 Tìm hiếu tình hình sử dụng các loại xe tải để vận chuyển hành hố ơ nơng thơn Việt Nam 4 1.2 Tìm hiếu tính chất mặt đường giao thơng nơng thơn Việt Nam. 6 1.3 Tìm hiểu tính năng kỹ thuật của xe Hyundai 1.25 tấn trên bảng 1.1 9 1.4 Tổng quan về tính năng quay vịng của ơ tơ 12 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ðỀ TÀI 19 2.1 Hệ truc tọa độ khảo sát 19 2.2 Các lực tác dụng lên ơ tơ 21 2.2.1 Lực Pk 22 2.2.2 Lực cán lăn Pf. 23 2.2.3 Phản lực thắng gĩc Fz 24 2.2.4 Lực cán khơng khí Fϖ 25 2.2.5 Lực quán tính Fj 27 2.2.6 Lực bên Sy 28 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... iv 2.2.7 Lực giĩ bên FN. 30 2.2.8 Lực ly tâm Flt 32 Chương 3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHẢO SÁT ðỘNG LỰC HỌC QUAY VỊNG Ơ TƠ TẢI HYUNDAI 1.25 33 3.1 Lựa chọn mơ hình nghiên cứu 33 3.2 Thiết lập phương trình vi phân chuyển động 34 3.2.1 Xác định các quan hệ động học 36 3.2.2 ðộng lực học quay vịng ơ tơ 39 3.3 Xác định các tham số của mơ hình lý thuyết 43 3.3.1 Tính tọa độ trọng tâm và mơ men quán tính của khối hàng hĩa 43 3.2.2 Xác định tọa độ trọng tâm và mơ men quán tính của xe khi chở hàng 44 3.2.3 Xác định hệ số chống chuyển động lệch của lốp xe 45 3.4 Xây dựng thuật giải và chương trình khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quá trình quay vịng 47 3.5 Một số kết quả khảo sát 47 3.5.1 Ảnh hưởng vận tốc đến quá trình quay vịng 47 3.5.2 Ảnh hưởng gĩc xoay bánh lái đến quá trình quay vịng 49 3.5.3 Ảnh hưởng của tải trọng chuyên chở đến quá trình quay vịng 50 3.6 Kết luận chương 3 50 Chương 4 NGHIÊN CỨU THỰC NGHIỆM 52 4.1 Mục đích và đổi tượng nghiên cứu 52 4.1.2 Mục đích 52 4.1.1 ðối tượng nghiên cứu 52 4.2 Các thơng số cần đo 53 4.3 Trang thiết bị phục vụ thí nghiệm 53 4.3.1 Sensor đo vận tốc thực tế DatronV1: 53 4.3.2.Cảm biển đo gĩc bánh lái GL1 57 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... v 4.4 Thí nghiệm xác định các thơng số đầu vào của mơ hình lý thuyết 58 4.4.1 Xác định tọa độ trọng tâm xe 58 4.4.2 Xác định mơ men quán tính quanh trục z 59 4.5 Kiểm chứng mơ hình lý thuyết 61 4.5.1 Lựa chọn thơng số kiểm chứng 61 4.5.2 Phương pháp kiểm chứng 61 4.6 Kết quả thí nghiệm và kiểm chứng mơ hình lý thuyết 65 4.6 Kết luận chương 4 67 KẾT LUẬN CHUNG VÀ KIẾN NGHỊ 68 Kết luận 68 Kiến nghị 68 TÀI LIỆU THAM KHẢO 69 PHỤ LỤC 71 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... vi CÁC KÝ HIỆU TRONG LUẬN VĂN Ký hiệu ðơn vị Ý nghĩa a0 m Khoảng cách từ tâm cầu trước đến trọng tâm C b0 m Khoảng cách từ tâm cầu sau đến trọng tâm C L0 m Chiều dài cơ sở của xe t1,t2 m Chiều rộng cơ sở của xe m kg Khối lượng của xe Mq kg Khối lượng hàng hĩa trên xe R m Bán kính quay vịng ω Tốc độ quay vịng aCx m/s 2 Gia tốc trọng tâm theo phương x aCy m/s 2 Gia tốc trọng tâm theo phương x Jz kg.m 2 Mơ men quán tính của ơ tơ quay quanh trục z Jzq kg.m 2 Mơ men quán tính đổi với trục z α rad Gĩc chuyển động lệch của trọng tâm ϕ rad Gĩc lệch thân xe trong hệ tọa độ tuyệt đối β rad Gĩc xoay cầu trước δ1 rad Gĩc chuyển động lệch cầu trước δ2 rad Gĩc chuyển động lệc cầu sau D0 cm ðường kính ngồi của lốp (khi khơng chịu tải) bl m Bề rộng của lốp Pl Pa Áp suất của lốp c Hệ số phụ thuộc vào kết cấu lốp Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... vii DANH MỤC HÌNH STT Tên hình Trang 1.1 Xe tải Hyundai 1.25 tấn 10 1.1 Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ơ tơ 14 1.2 Quan hệ hình học của xe 15 2.1 Hệ trục tọa độ gắn trên ơ tơ 20 2.2 Quan hệ động học của ơ tơ trong mơ hình 20 2.3 Các lực tác dụng lên ơ tơ 21 2.4 Các lực tác dụng lên ơ tơ trong mặt phắng dọc 24 2.5 Sơ đồ xác định diện tích chính diện của ơtơ 26 2.6 ðồ thị quan hệ giữa lực bên và gĩc lệch bên 29 2.7 Xác định điểm đặ lực F 31 3.1 Sơ đồ quay vịng của ơ tơ trong mặt phẳng 33 3.2 Sơ đồ động học quay vịng của ơ tơ 35 3.3 Sơ đồ xác định vận tốc trọng 37 3.4 Mơ hình động lực học quay vịng của ơ tơ 40 3.5 Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm và mơ men quan tính 44 3.6 Sơ đồ xác định tọa độ trọng tâm xe khi chở tải Q 44 3.7 Ảnh hưởng vận tốc đến các chỉ tiêu đánh giá quay vịng 48 3.8 Ảnh hưởng gĩc xoay bánh lái đến bán kính quay vịng tối thiểu 49 3.9 Ảnh hưởng của tải trọng đến quỹ đạo quay vịng 50 4.1 Ảnh chụp xe thí nghiệm 52 4.1 Sơ đồ kích thước Sensor Datron V1 54 4.2 Sơ đồ nguyên lý hoạt dộng của Sensor V1 55 4.3 Sơ đồ biểu diễn các chuyển vị thành phần 56 4.4 ðồ thị đặc tính của thiết bị đo gĩc 57 4.5 Sơ đồ thí nghiệm xác định trọng tâm xe 58 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... viii 4.6 Sơ đồ thí nghiệm xác định mơ men quán tính quanh trục z 59 4.7 Sơ đồ Vị trí lắp sensor vận tốc V1 trên xe 61 4.8 Sơ đồ xác định vận tốc điểm lắp sensor V1 62 4.9 Sơ đồ kết nối hệ thống thiết bị thí nghiệm 64 4.10 Worksheet thí nghiệm quay vịng ơ tơ 64 4.11 Worksheet xử lý số liệu thí nghiệm quay vịng xe Hyundai 1.25 trên đường 65 4.12 ðồ thị kết quả thí nghiệm quay vịng xe Hyundai 1.25 66 4.13 ðồ thị so sánh kết quả giữa lý thuyết và thực nghiệm 66 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 1 MỞ ðẦU 1. ðặt vấn đề Ngày nay, nên kinh tế của Việt Nam đang trên đà tăng trưởng mạnh, đời sống của người dân tăng cao nên nhu cấu đi lại, mua sắm các phương tiện cá nhân cũng tăng. Trong khi đĩ điều kiện đường xá được cái thiện rất nhiều, tốc độ trung bình của ơ tơ được nâng cao, tốc độ của xe tăng lên làm cho thời gian lưu thơng được rút ngắn lại, mang lại nhiều lợi ích về mặt kinh tế nhưng khi tăng vận tốc lên cao lại liên quan đến vấn đề an tồn giao thơng. Hiện nay tai nạn giao thơng đang là vấn đề thời sự nĩng bỏng. ðể cải thiện vấn đề tai nan giao thơng cần phải nâng cao ý thức của ngươi tham gia giao thơng, người điều khiển các loại phương trên cơ giới đường bộ: ơ tơ, xe máy về mặt kỹ thuật các loại phương tiện tham gia giao thơng phải đảm bảo được tính điều khiển ở mức độ tốt nhất tức là phải đảm bảo được quỹ đạo chuyển động của ơ tơ khi cĩ tín hiệu điều khiển của người lái xe Xe tải ơ tơ Hyundai 1.25 tấn do Hàn Quốc sản xuất đã được nhập vào Việt Nam với số lượng lớn. Loại xe này thường được sử dụng để vận chuyển trên các đường nhỏ, cung đường vận chuyển tương đối ngắn. Trong đĩ một số lượng lớn được sử dụng để vận chuyển ở đường nơng thơn. Các đường vận chuyển ở nơng thơn thường cĩ chất lượng thấp (đa số là đường cấp 4), mặt đường gồ gề lịng đường hẹp, các chỗ quay vịng trong đường làng khơng thuận tiện, nhiều khi phải quay vịng gấp vì thế phải cĩ tính cơ động cao. Tính cơ động của xe phụ thuộc vào nhiều yếu tố như đặc điểm kỹ thuật của xe, điều kiện đường xá, tải trọng chuyên chở. Các thơng số kỹ thuật của xe gây ảnh hưởng đến tính cơ động bao gồm: kích thước biên, gĩc thốt trước, gĩc thốt sau, tính năng quay vịng. Trong Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 2 đĩ tính năng quay vịng ảnh hưởng rất lớn đến tính cơ động của xe. Tính năng quay vịng của xe lại phụ thuộc vào bệ rộng cơ sở, chiều dài cơ sở, đặc điểm hệ thống lái, tải trọng chuyên chở, vận tốc chuyển động và điều kiện mặt đường. ðể thấy rõ hơn những ảnh hưởng trên đổi với xe Hyundai 1.25 tấn tác giá chọn đề tài luận văn: “ Khảo sát một số yếu tổ ảnh hưởng tới tính năng quay vịng của xe Hyundai 1,25 tấn khi vận chuyển trên đường nơng thơn” với mong muốn đĩng gĩp một phần cơng sức của mình vào vấn đề an tồn giao thơng cũng như cĩ được kiến thức về tính điều khiển và quỹ đạo chuyên động của ơ tơ phục vụ cho cơng việc của tác giá sau nay. 2. Mục tiêu nghiên cứu của đề tài. Bằng lý thuyết và thực nghiệm nghiên cứu một số yếu tố ảnh hưởng đến tính năng quay vịng của xe Hyundai 1.25 tấn nhằm gĩp phần bổ sung những cơ sở để khai thác cĩ hiệu quả hơn khi sử dụng loại xe này khi vận chuyển trên đường nơng thơn Việt Nam. - Xây dựng được mơ hình tốn để nghiên cứu tính năng quay vịng của xe Hyundai 1.25 tấn - Khảo sát được một số ảnh hưởng đến tính năng quay vịng của xe Hyundai 1.25 tấn (tải trọng, vận tốc, điều kiện mặt đường) - Xác định được mơ men quán tính của xe khơng tải, tọa độ trọng tâm, hệ số bám của lốp. 3. Nhiệm vụ nghiên cứu của đề tài - Nghiên cứu tìm hiếu tình hình sử dụng các loại xe tải để vận chuyển hành hố, mặt đường ở nơng thơn Việt Nam - Tìm hiểu tính năng kỷ thuật của xe Hyundai 1.25 tấn - Tổng quan về tình hình nghiên cứu tính năng quay vịng của ơ tơ. - Xây dựng mơ hình nghiên cứu tính năng quay vịng xe tải Hyundai Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 3 1.25 tấn - Xây dựng chương trình vi tính để giải bài tốn quay vịng và khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến quỹ đạo chuyển động của xe Hyundai 1.25 tấn. - Nghiên cứu thực nghiệm xác định các thơng số đầu vào của mơ hình lý thuyết, kiểm chứng quy luật ảnh hưởng đến tính năng quay vịng. 4. Phương pháp nghiên cứu 4.1. Phương pháp nghiên cứu lý thuyết Phương pháp nghiên cứu lý thuyết trong ðề tài là áp dụng các phương pháp lý thuyết về cơ học, tốn học, lý thuyết ơ tơ máy kéo, lý thuyết tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ơ tơ, giáo trình động lực học máy, kết cấu ơ tơ.... để lập hệ phương trình vi phân, sử dụng phương pháp giải gần đúng: Runge-kutta để giải hệ phương trình vi phân Từ đĩ khảo sát các yếu tố ảnh hưởng đến tính năng quay vịng và đưa ra được các kết luận cần thiết. 4.2. Phương pháp số Sử dụng phương pháp số với sự hỗ trợ của phần mềm Matlab 7.0 để tính tốn khảo sát trên máy tính, sử dụng phần mềm Ecxel kêt hợp Matlab để xử lý các số liệu thực nghiệm 4.3. Phương pháp nghiên cứu thực nghiệm và xử lý số liệu. Trong luận văn này sử dụng phương pháp nghiên cứu thực nghiệm để xác định các thơng số chính của xe Hyundai 1,25 tấn như: tọa độ trọng tâm, mơ men quán tính, gĩc xoay bánh lái, hệ số bám, hệ số chuyển động lệch Nội dung của từng phương pháp được trình bày chi tiết hơn trong các phần của chương 3 và chương 4 cĩ liên quan đến tường phương án cụ thể. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 4 Chương 1 TỔNG QUAN VỀ VẤN ðỀ NGHIÊN CỨU 1.1. Tìm hiếu tình hình sử dụng các loại xe tải để vận chuyển hành hố ơ nơng thơn Việt Nam Từ khi thực hiện chính sách đổi mới, mở cửa nền kinh tế Việt Nam đã cĩ sự tăng trưởng mạnh mẽ của các ngành kinh tế, đời sống của nhân dân được nâng cao. Trong xu thế phát triển chung đĩ ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam cũng khơng ngừng phát triển trở thành một trong những ngành kinh tế mũi nhọn. Trong thực tế ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam đã cĩ từ khá lâu nhưng thực sự mới phát triển trong vịng 15 năm trở lại đây và phát triển trên cơ sở nội lực liên doanh liên kết. Hiện nay, nền cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam cơ bản gồm cĩ 3 thành phần: + Các cơng ty liên doanh ơ tơ: Bao gồm các liên doanh của các cơng ty ơ tơ nổi tiếng thế giới như: Liên doanh Toyota Việt Nam, Ford Việt Nam, Vidamco, Nissan, Honda... + Các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ơ tơ phát triển trên cơ sở các cơng ty cơ khí quốc doanh: Cơng ty ơ tơ Hồ Bình, cơng ty ơ tơ 1-5, cơng ty ơ tơ 3-2... + Các doanh nghiệp tư nhân: Doanh nghiệp tư nhân Xuân Kiên, Cơng ty ơ tơ Trường Hải, cơng ty TNHH ơ tơ Chiến Thắng... Trong đĩ cĩ gần 20 cơ sở lắp ráp ơ tơ, gần 20 cơ sở sản xuất thân xe, rơmooc và hơn 60 cơ sở sản xuất phụ tùng xe... [15] Theo các chuyên gia, tuy tốc độ tăng trưởng mạnh mẽ nhưng quy mơ của ngành cơng nghiệp ơ tơ của nước ta cịn ở mức độ khiêm tốn. Trong bổi cảnh thị trường ơ tơ thế giới rơi vào khủng hoẳng, sản lượng sản xuất và tiêu thụ xe sụt giảm liên tiếp trong các năm 2008-2009 thì ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam được đánh giá đã vượt qua thời kỳ khủng hoảng và cĩ sự phát triển Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 5 khá ổn định. Trong hơn 2 năm qua và tính đến tháng 4/2010, sản xuất lắp ráp và nhập khẩu ơ tơ liên tục cĩ sự tăng trưởng từ 6-10%. Theo thống kê năm 2009 so với năm 2002, cĩ 1 triệu ơ tơ được đưa vào lưu thơng.[15], [16] Theo cục đăng kiểm Việt Nam số lượng ơ tơ đang lưu hành tại Việt Nam tính đến hết 31/01/2010 là 1.147.765 chiếc. [18] Với đà tăng trưởng này, mục tiêu kỳ vọng tới năm 2030 sẽ cĩ 3 triệu xe, trong đĩ một nửa trong số này là xe con được sử dụng tại Việt Nam là hồn tồn cĩ thể. ðược dự báo lượng xe sử dụng sẽ ngày càng tăng nhưng tới thời điểm năm 2018, lượng xe ơ tơ nhập khẩu tăng mạnh và lượng xe ơ tơ lắp ráp tăng chậm, thậm chí giảm, sẽ cĩ nhiều doanh nghiệp ngừng sản xuất, chuyển sang phân khối nhập khẩu. ðây là những bất lợi sẽ tác động xấu tới quy hoạch phát triển ngành cơng nghiệp ơ tơ giai đoạn 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 được Chính phủ ban hành năm 2004. [12] Trong giai đoạn hiện nay, ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam cĩ 54 doanh nghiệp đang sản xuất, lắp ráp ơ tơ, trong đĩ 12 doanh nghiệp vốn đầu tư nước ngồi, cịn lại là doanh nghiệp trong nước và khoảng trên 60 doanh nghiệp sản xuất phụ tùng ơ tơ (100% vốn đầu tư nước ngồi). Qua 6 năm triển khai quy hoạch, nhĩm sản phẩm ơ tơ bus trên 24 chỗ, ơ tơ tải dưới 5 tấn đáp ứng mục tiêu quy hoạch. Các nhà sản xuất ơ tơ trong nước đã nâng cao tỷ lệ nội địa hố dịng xe tải, xe bus đạt 40%-50%. Với 54 doanh nghiệp và khoảng 400 chủng loại, mẫu xe được lắp ráp trong nước, trung bình 380 chiếc cho một mẫu xe. Vì vậy, việc đầu tư hoặc kêu gọi đầu tư sản xuất phụ tùng, linh kiện ít được doanh nghiệp mặn mà và khơng hiệu quả. Triển vọng xuất khẩu cũng kém lợi thế vì doanh nghiệp trong nước chưa sản xuất được các loại nguyên, vật liệu chủ yếu. Mặt khác, cơng nghệ trong sản xuất ơ tơ đĩng vai trị quyết định thì hầu hết doanh nghiệp Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 6 trong nước khơng cĩ chuyển giao cơng nghệ tiên tiến của thế giới. Bên cạnh đĩ, sự phát triển của ngành ơ tơ chịu tác động ảnh hưởng mạnh từ cơ chế chính sách, trong đĩ cĩ chính sách thuế nhiều biến động khiến ngành sản xuất lắp ráp, ơ tơ gặp nhiều khĩ khăn. Theo tính tốn của Bộ Cơng thương, dự báo đến khoảng sau năm 2020, dịng xe ơ tơ du lịch sẽ chiếm trên 70% tổng thị trường tiêu thụ ơ tơ. Nếu ngành cơng nghiệp ơ tơ khơng cĩ sự đĩn đầu để thoả mãn nhu cầu của người tiêu dùng trong nước thì các dịng xe nhập khẩu ồ ạt chảy vào Việt Nam là tất yếu. Bởi giai đoạn này, thị trường ơ tơ Việt Nam phải mở cửa hồn tồn cho xe nhập khẩu vào năm 2018 theo cam kết tự do hố thương mại ASEAN/AFTA. Uớc thâm hụt thương mại tự do nhập khẩu ơ tơ nguyên chiếc ở mức khoảng 12 tỷ USD/năm. [15] Vì vậy, theo Bộ Cơng thương, bên cạnh việc tiếp tục ưu tiên phát triển các dịng xe tải, xe bus, ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam cần cĩ thêm định hướng phát triển rõ ràng đối với dịng xe du lịch. ðể thay thế việc phát triển dàn trải như hiện nay, và để đạt được quy mơ sản xuất trong nước đủ lớn phục vụ chương trình nội địa hố. Việc đề xuất xây dựng chính sách phát triển tập trung cĩ chọn lọc cụ thể ở một dịng xe nhất định để phát huy nguồn lực của doanh nghiệp và ngành cơng nghiệp vào việc phát triển là yêu cầu tất yếu.[15] 1.2. Tìm hiếu tính chất mặt đường giao thơng nơng thơn Việt Nam. 1.2.1. Kết cấu mặt đường giao thơng nơng thơn (GTNT). 1.2.1.1. Các loại mặt đường GTNT truyền thống ở các địa phương. + Mặt đường gạch xây và đá lát. + Mặt đường gạch vỡ trộn đất dính: thích hợp cho địa phương đồng bằng, xa các mơ vật liệu, tận dụng phế thải của các lị gạch. + Cấp phối đồi, cấp phối đá, sỏi cường độ yếu cĩ lẫn chất dính hoặc Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 7 trộn thêm chất dính, được khai thác trực tiếp từ các đồi, núi gần tuyến đường. + ðất được cải thiện ở thành phần hạt: - ðất dính trộn cát 70% đất, 30% cát. - Cát trộn đất dính 70% chất dính, 30% đất dính. + ðá dăm hoặc đá dăm kích cỡ mở rộng. + Mặt đường đá dăm Makadam. + Mặt đường láng nhựa, đá dăm thấm nhập nhựa.[14] 1.2.1.2. Mặt đường GTNT sử dụng vật liệu tại chỗ gia cố bằng chất kết dính vơ cơ và hữu cơ. - ðá dăm kẹp vữa xi măng, kẹp vữa ba ta hoặc kẹp vữa vơi- Pudolan, vơi tro bay: - Cuội sỏi gia cĩ xi măng; - ðất sét, á sét gia cố vơi; - Cát, á cát gia cố xi măng. - ðất á sét gia cố nhũ tương. Tùy theo cấp lưu lượng xe chạy trên đường, mặt đường trên cĩ thể phủ thêm một lớp láng nhựa.[14] 1.2.1.3. Sử dụng rộng rãi mặt đường bê tơng xi măng ở nơng thơn. Những năm gần đây, cùng với xu hướng bê tơng hĩa kênh mương nội đồng, mặt đường bê tơng xi măng cũng được áp dụng rất rộng rãi trong xây dựng mặt đường nơng thơn, từ các tuyến đường trục huyện cho tới các đường ngõ xĩm, đường GTNT đã được bê tơng hĩa khá phổ biến. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 8 1.2.1.4. Tận dụng phế thải cơng nghiệp trong xây dựng mặt đường GTNT. Trong những năm gần đây, trên bước đường cơng nghiệp hĩa nền kinh tế đất nước, một số sản phẩm phế thải cơng nghiệp đã được nghiên cứu, áp dụng trong xây dựng mặt đường sử dụng tro-xỉ, một loại vật liệu được áp dụng kết hợp với kinh nghiệm xây dựng từ những xỉ lị nung vơi, gạch thủ cơng trước đây.Tro bay của nhà máy nhiệt điện cũng đã được nghiên cứu để đưa vào thành phần chất kết dính, giảm lượng xi măng, tăng cường độ bê tơng. 1.2.1.5. Áp dụng vật liệu mới và kỹ thuật tiên tiến trong xây dựng mặt đường. Với phương châm nhanh chĩng hội nhập và tiếp thu kỹ thuật tiên tiến trên thế giới, bên cạnh xu hướng tăng cường áp dụng thiết bị cơng nghệ mới nhằm tăng chất lượng cơng trình, những năm gần đây đã thử nghiệm áp dụng các phụ gia hĩa chất để gia cố đất, tăng cường độ của vật liệu mặt đường. ðã áp dụng một số chất phụ gia để gia cố đất điển hình hình như chất phụ gia Con-aid, Stein, Pemazai... được thử nghiệm xây dựng đường nơng thơn 1.2.1.6. Tiến tới định hình hĩa kết cấu mặt đường GTNT. Trên cơ sở tận dụng nguồn vật liệu địa phương và khả năng cơng nghệ thi cơng của từng khu vực, tổng kết các kết cấu mặt đường đã xây dựng ở các địa phương, cĩ kiểm tốn lại bằng lý thuyết tính tốn, bước đầu đưa ra một số kết cấu điển hình tiện lợi cho quá trình áp dụng ở nơng thơn. 1.2.2. Kết luận và một số kiến nghị. Phát triển cơ sở hạ tầng cho nơng thơn nĩi chung và cho đường GTNT nĩi riêng là hướng đi đúng đang đáp ứng cho nhu cầu phát triển kinh tế - xã hội của nơng thơn trên phạm vi tồn quốc. Trong thời gian tới, để đáp ứng tốc độ phát triển nhanh, trên bước đường cơng nghiệp hĩa và hiện đại hĩa, đường GTNT cần phải được phát triển mạnh hơn nữa. Riêng trong lĩnh vực xây dựng mặt đường, chúng ta cần phải nhanh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 9 chĩng sửa đổi bổ sung hồn chỉnh hệ thống tiêu chuẩn, qui trình qui phạm thiết kế và thi cơng cho phù hợp với yêu cầu phát triển GTNT hiện nay. 1.3. Tìm hiểu tính năng kỹ thuật của xe Hyundai 1.25 tấn trên bảng 1.1 Xe tải Hyundai 1.25 tấn do Hàn Quốc sản xuất được nhập khẩu vào Việt Nam, hoặc sản xuất, lắp ráp trong nước được sử dụng rất phổ biến vào cơng việc vân chuyển hàng hố rất phù hợp với địa hình, cung đường và loại đường ở Việt Nam. Hình dạng bề ngồi xe Hyundai 1.25 tấn thể hiện trên hình 2.1. Là loại xe cĩ hệ thơng truyền lực bằng cơ khí, ly hợp một đĩa dạng ma sát khơ, hộp số cĩ 5 số tiến, một số lùi, loại xe tải cĩ một cầu sau chủ động. Các thơng số kỹ thuật của xe thể hiện trên bảng 2.1. Mặt trước xe được thiết kế theo dạng khí động học, hệ số cản giĩ thấp giúp giảm sức cản khơng khí và tiếng ồn. Nhíp trước và nhíp sau dạng lá đàn hồi hình bán nguyệt, ống giảm chấn tác dụng kép sẽ giả tối đa các rung động, chịu tải tốt và cĩ độ bền cao. Với bán kính quay vịng 4,7 m, xe tải Hyundai 1.25 tấn cho khả năng điều khiển quay vịng ở những đoạn đường cong, cua tay áo dễ dàng và chính xác hơn. ðặc biệt với Mơmen xoắn lớn cho phép vượt các đoạn đường gồ ghề, đèo dốc tốt hơn các loại xe khác cùng tải trọng. Tay lái trợ lực kiếu trục răng thanh răng được trang bị tiêu chuẩn giúp người lái luơn thoải mái trong mọi điều kiện địa hình. Chassis dày, dạng thép hộp (50 x 100 mm) thích hợp tải nặng. ðộng cơ D4BB mạnh mẽ, bền bỉ và kinh tế. Phanh trước được trang bị đĩa tản nhiệt giúp lái xe an tồn khi phanh xe. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 10 Hình 1.1. Xe tải Hyundai 1.25 tấn Bảng 1.1. Dặc điểm kỹ thuật của xe Hyundai 1,25 tấn theo catalor của xe đang sử dụng Các thơng số kỹ thuật của xe ðơn vị Quy cách Kích thước tổng thể Dài x Rộng x Cao tổng thể Chiều dài cơ sở Khoảng sáng gầm xe Dài x Rộng x Cao thùng xe ðộng cơ mm mm mm mm 5075 x 1725 x 1995 2640 173 3110 x 1630 x 355 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 11 Tên động cơ Kiểu ðường kính x hành trình piston Dung tích xy lanh Cơng suất lớn nhất của động cơ Mơmen xoắn lớn nhất Dung tích thùng nhiên liệu Tỉ số nén Tổng trọng tải Tự trọng của xe Tải trọng Số chỗ ngồi Hệ Thống ðiện Bình điện Máy phát điện Máy khởi động Hộp số và truyền động Hộp số Tỷ số truyền: số tiến số lùi Tỷ số truyền cầu sau Hệ thống treo mm lít kg kg kg v v v D4BB OHC 911x100mm 2607cc 80.5ps/4000rpm 16.5kg/2200rpm 60 Lít 22 3200 1675 1250 03 12v 12v 12v Số sàn 5 số tiến, 1 số lùi. 4.310; 2.331;1.529;1.000; 0.880; 4.124 3.909 Giảm xĩc trước dạng thụt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 12 Hệ thống phanh trước Hệ thống phanh sau Ly hợp Bán kính quay vịng nhỏ nhất Lốp trước Lốp sau m Giảm xĩc sau dạng nhíp bán nguyệt, ống giảm chấn tác dụng hai chiều Dạng đĩa tản nhiệt Dạng tang trống mạch kép thuỷ lực,cĩ trợ lực chân khơng Bộ ly hợp lị xo màng, đĩa ly hợp đơn khơ, điều khiển bằng thuỷ lực. 4.7 6.50 x 15 – 12 5.50 x 13 - 12 1.4. Tổng quan về tính năng quay vịng của ơ tơ Ngành cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam đang trong quả trình phát triển, trong những năm vừa qua đã đạt được những kết quả khá quan. Bước đầu đang trên đà hội nhập với khu vực và trên thế giới. Chủ trương hiện nay của Chỉnh phủ đưa ra là tăng tỷ lệ nội địa hĩa các sản phẩm, dần tiến tới chế tạo được các sản phẩm mang thương hiệu Việt Nam. Trong những năm qua chúng ta đã xuất được các lơ hàng xe buýt, xe tại nhẹ sang các nước châu Mỹ, đĩ là thắng lợi đầu tiên của nền cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam. ðây là động lực khích lệ để các nhà nghiên cứu và sản xuất ơ tơ trong nước đầu tư nghiên cứu, tài chính vào ngành cơng nghiệp ơ tơ. ðế đạt được mục đích này cần nghiên cứu sâu hơn về các cụm chí tiết, các hệ thống cũng như điều kiện làm việc của ơ tơ để cĩ những giải pháp kỷ thuật can thiệp sâu hơn vào trong các Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 13 cụm, hệ thống nhằm phát huy được đặc tính tối ưu của chúng. Khảo sát quỹ đạo chuyển động của ơ tơ là bài tốn cơ bản của lý thuyết ơ tơ nhằm đánh giá cũng như xác định chất lượng khai thác ơ tơ trong những điều kiện khác nhau. Trong đĩ vấn đề điều khiển ơ tơ là khơng thế thiếu trong quá trình nghiên cứu, nhất là trong thời gian gần đây chất lượng đường sá cũng như ơ tơ được tăng lên rõ rệt, vận tốc trung bình của ơ tơ cĩ thế đạt 60 km/h đây cũng là tín hiệu đáng mừng cho lĩnh vực giao thơng nước ta nhưng bên cạnh đĩ lại nối lên vấn đề đáng ngại về an tồn giao thơng, đặc biệt là giao thơng nơng thơn hiện nay. ðể đảm báo cho xe chuyển động ổn định khi quay vịng nhăm giảm thiệu tai nạn giao thơng do ơ tơ gây ra ngồi việc nâng cao trình độ kỹ thuật, ý thức của người điều khiển cần phải giảm thiếu tai nạn giao thơng do yếu tổ kỹ thuật gây ra như : kết cấu tồn bộ của ơ tơ, tính điều khiển, các thiết bị an tồn bị động. Với tốc độ phát triển khoa học cơng nghệ như ngày nay ngồi việc đảm bảo các yêu cầu kỹ thuật của cụm tổng thành thì việc cái thiện tính điều khiển của ơ tơ đang được các nhà khoa học rất quan tâm. Trong đĩ tính điều khiển và quỹ đạo chuyển động của ơ tơ là một mảng nghiên cứu rộng, nĩ liên quan điến nhiều lính vực: điều khiển tự đơng, cơ khí, khí động học,... Quỹ đạo chuyển động của ơ tơ liên quan đến tính dẫn hưởng của xe. Tính dẫn hưởng của ơ tơ là khá năng giữ được hưởng chuyển động ơ tơ theo gĩc quay vành lái khi chịu tác dụng của các lực và mơ men ngoại cảnh. Sự chuyển động của ơ tơ trên đường địi hỏi phải thực hiện theo quỹ đạo phức tạp, người lái luơn luơn điều chỉnh gĩc quay vành lái. Khi nâng cao tốc độ chuyển động cần thiết phải đảm bảo mỗi tương quan giữa quỹ đạo chuyển động và gĩc quay vành lái phải chặt chẽ hơn. Trong thực tế chỉ cần một sai lầm nhỏ trong điều khiển sẽ dẫn tới mất quỹ đạo chuyển động và gây mất an tồn giao thơng. Như khi chuyển động với vận tốc cao khi ơ tơ vào đường vịng, gặp chướng ngại vật, phanh xe quá ngặt dẫn đến bỏ lết các bánh Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 14 xe làm mất khá năng điều khiển hoặc gia tốc hướng tâm tăng lên đột ngột dẫn đến hiện tượng trượt bên của các bánh xe gây nên lật đổ. Ở các nước cĩ nền cơng nghiệp ơ tơ hiện đại, vấn đề đảm bảo tính điều khiển của ơ tơ được các tiêu chuẩn pháp lý đề cập tỷ mỷ, do vậy gĩp phần giảm thiếu tai nạn giao thơng. Cho nên với nền cơng nghiệp ơ tơ Việt Nam việc nghiên cứu tìm hiểu vấn đề này rất cần thiết để phục vụ tốt cho việc khai thác, sử dụng các loại ơ tơ đã và đang được sử dụng và sản xuất tại Việt Nam. Do mỗi liên hệ giữa quỹ đạo chuyển động với gĩc điều khiển vành tay lái nên vẫn đề đặt ra thuộc lĩnh vực điều khiển quỷ đạo chuyển động và phương pháp nghiên cứu ở dạng các bài tốn trong lý thuyết điều khiển tổng quát. Quả trình đều khiển của ơ tơ được mơ tả qua sơ đồ hệ thống điều khiển người lái - ơ tơ ở hình vẽ Hình 1.1. Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ơ tơ Khi khảo sát về quỹ đạo chuyển động của ơ tơ, từ trước đến nay tính tốn các thơng số kết cấu, những nhân tổ ảnh hướng đến tính chất quay vịng của xe ơ tơ chưa tính đến sự biển dạng của lốp xe cho nên giữa bánh xe và LÁI XE Các chuyển động yêu cầu Cơ cấu điều khiển Vành lái Chân ga Phanh Quay bánh xe dẫn hướng ðiều kiện đường Gia tốc chậm dần Tốc độ chuyển động Các điều kiện ngoại cảnh khác Chuyển động thực của ơ tơ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 15 mặt đường khơng cĩ hiện tượng trượt, lúc này các quan hệ giữa các thơng số chí các quan hệ đơn thuần về mặt hình học như hình vẽ 1-2 Hình 1.2. Quan hệ hình học của xe Gĩc quay thân xe lý thuyết được xác định theo quan hệ hình học như hình vẽ 1.2 từ hình vẽ trên các gĩc δ và ϕ được xác định như sau: Theo các quan hệ về hệ thức lượng trong tam giác vuơng, xét các tam giác ∆OBA, ∆OBC, đặt R = OB ta cĩ : + Gĩc quay bánh xe dẫn hướng trung bình δ tính theo cơng thức: R tg 1 =δ + Bán kính quay vịng của xe tính bằng: δtg R 1 = x δ V F R l b B C A c a ϕ O ϕ δ δf δt Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 16 + Gĩc xoay thân xe: R b tg =ϕ + Bán kính quay vịng tính theo gĩc xoay thân xe: ϕtg b R = Vậy ta cĩ thế viết ϕδ tg b tg = 1 hay δϕ tgbtg 1 = Gĩc xoay thân xe lý thuyết tính tại trọng tâm ơ tơ được xác định theo cơng thức sau:      = δϕ tg b arctg 1 Bán kính quay vịng lý thuyết tính tại trọng tâm C của ơ tơ theo cơng thức : ϕδϕ cos.. 1 sin tgb b R == Trong trường hợp ơ tơ chuyến động trên đường vịng bán kính R với vận tốc khơng đổi, lực ly tâm Flt= . . . 2 const Rg G = ϑ Trong thực tế, do trên xe ơ tơ tải Hyundai 1.25 tấn sử dụng bánh cao su đàn hồi nên khi xe chuyển động trên đường bánh xe bị biển dạng làm cho quan hệ động học của mơ hình bị sai khác, lúc đĩ quỹ đạo chuyển động của xe cũng như các tính chất quay vịng sẽ khơng cịn đúng với trư._.ờng hợp tính tốn theo lý thuyết, sẽ cĩ sai số dẫn đến việc phân tích đánh giá các chí tiêu về quỹ đạo chuyển động của ơ tơ khơng cịn chính xác. Hơn nữa về khía cạnh an tồn giao thơng hiện nay, các loại phương tiện vận tải đường bộ đã nâng cao tốc độ chuyển động, điều kiện đường sá tốt hơn cho nên viếc tăng tốc độ trung bình của ơ tơ hiện nay sẽ mang lại nhiều lợi ích về kinh tế, giảm được mật độ phương tiện tham gia giao thơng, nhưng nếu chúng ta vấn sử dụng các phương pháp tính tốn đơn gián để đánh giá các chí Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 17 tiêu về quỹ đạo chuyển động của ơ tơ sẽ khơng đảm bảo về mặt an tồn khi các phương tiện tham gia giao thơng. Về mặt thiết kế mới, cái tạo, chuyển đổi mục đích sử dụng của xe cần thiết phải kiểm tra lại các chí tiêu, các nhân tổ ảnh hưởng đến tính chất quay vịng cũng như quỹ đạo chuyển động của xe ơ tơ Khi ơ tơ chuyển động trên các điều kiện đường sá khác nhau cùng với việc sử dụng lốp cao su đã ảnh hưởng khơng nhỏ tới khả năng điều khiển cũng như độ ổn định của ơ tơ. Khi đĩ, tại bánh xe luơn xuất hiện gĩc lăn lệch nên chịu đồng thời cả lực kéo và lực bền. ðặc biết khi xe vào của (chuyển động trên đường vịng) với sự gĩp mặt của các lực khác như: lực quán tính, lực ly tâm, ảnh hưởng của giĩ bên,...; khi tăng tốc hoặc giảm tốc đột ngột thì khá năng điều khiển, tính ổn định của xe sẽ cĩ những thay đổi.Lực dọc lại bị giới hạn bới lực bảm, giá trị lực dọc lớn nhất của bánh xe cĩ thế đạt được bằng giá trị lực bám của bánh xe với mặt đường. Khi cĩ mặt lực bên khá năng truyền lực dọc của bánh xe sẽ bị giảm nhỏ, và khi lực dọc đạt giá trị lớn nhất thì lực bên bằng khơng tức là bánh xe khơng cĩ khá năng tiếp nhận lực bên (bánh xe dễ bị trượt bên). Ngược lại nếu lực bên đạt giá trị lớn nhất khi đĩ bánh xe khơng cĩ khá năng tiếp nhận lực dọc (bánh xe dễ bị trượt dọc). Vì vậy rất cần thiết phải phân bố các lực tại mỗi bánh xe sao cho tận dụng được khá năng bám của mỗi bánh xe là tốt nhất thơng qua việc phân bố lại trọng lượng lên các cầu xe, điều khiển lực phanh ơ từng bánh xe riêng rẽ và thậm chí là cĩ thế điều khiển cả mơ men xoắn động cơ. Như vậy qua các phân tích trên tác giá nhận thấy để khảo sát quỹ đạo chuyển động của ơ tơ chỉ căn cứ vào quan hệ hình học thì chưa đủ cần thiết phải kể đến ảnh hưởng của điều khiển chuyển động, các đặc tính biển dạng của lốp cao su đàn hồi, thơng số kết cấu của xe. Khi cĩ kế đến các yếu tổ này nĩ làm cho quan hệ hình học của ơ tơ sẽ thay đổi, làm cho tính năng Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 18 quay vịng của ơ tơ cĩ thế là quay vịng đúng hoặc quay vịng thiếu hoặc quay vịng thừa. Mục đích của đề tài là xây dựng được mơ hình khảo “ Khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng đến tính năng quay vịng của xe Hyundai 1,25 tấn khi vận chuyển trên đường nơng thơn ”, xây dựng mơ hình để khảo sát gồm cĩ mơ hình phẳng một vết. Khảo sát quỹ đạo chuyển động của xe khi biết trước quy luật đánh lái, xem xét các nhân tổ ảnh hưởng đến quỷ đạo chuyển động của xe khi kể đến các đặc tính biến dạng của lốp và sự phân bố khối tải trọng trên xe giải quyết bài tốn theo hưởng sử dụng phần mềm Matlab với điều kiên thực tế đường giao thơng nơng thơn Việt Nam hiện nay với các thơng số đầu vào đã được làm thí nghiệm để lấy thơng số thực tế. Với mục đích như vậy nội dung của luận văn tìm hiểu về lý thuyết quỹ đạo chuyển động quay vịng của xe để làm cơ sở để xây dựng các phương trình vi phân mơ tả quỹ đạo chuyển động của ơ tơ. Sau khi cĩ được hệ phương trinh vi phân mơ tả quỹ đạo chuyển động của ơ tơ, sử dụng phần mềm Matlab để giải các phương trình đĩ. Cụ thể luận văn bao gồm các nội dung chính sau: Chương 1. Tổng quan về vấn đề nghiên cứu Chương 2. Cơ sở lý thuyết của đề tài Chương 3. Xây dựng mơ hình khảo sát động lực học quay vịng ơ tơ tải Hyundai 1.25 tân Chương 4. Nghiên cứu thực nghiệm Kết luận chương 1 Từ nghiên cứu tổng quan của đề tài tác giả đã xác định được các nội dung nghiên cứu cụ thể và các phương pháp giải quyết từng vấn cụ thể được trình bày ở các chương sau Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 19 Chương 2 CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA ðỀ TÀI Cĩ nhiều phương pháp mơ tả quỹ đạo chuyển động của ơ tơ, tuy nhiên sử dụng phương pháp mơ tả bằng tốn học cĩ nhiều thuận lợi hơn vì nĩ cho phép thơng số kết cấu. Các kết qua mơ hình tính tốn đều được kiểm chứng qua thực nghiêm, để đánh giá tính đúng đắn của mơ hình đã được xây dựng mơ tả quỹ đạo chuyển động của ơ tơ. Trong phần nghiên cứu này xây dựng hệ phương trình vi phân biểu diễn mỗi quan hệ của gĩc lệch thân xe β với gĩc đánh lái δ và các gĩc lệch của bánh xe α với các thơng số của xe để xác định qũy đạo chuyển động và các nhân tổ ảnh hưởng đến tính chất quay vịng của ơ tơ. Các nhân tổ ảnh hưởng đến tính ổn định chuyển động của ơ tơ khi quay vịng như: vân tốc chuyển động của xe, bán kính quay vịng, đặc tính biển dạng của lốp,... 2.1. Hệ truc tọa độ khảo sát Trước khi xây dựng mơ hình khảo sát cho xe, cần thiết phải thiết lập các hệ trục tọa độ gắn lên xe cần khảo sát gọi là hệ trục tọa độ địa phương (hệ trục tọa độ tương đối) đươc gắn vào trọng tâm C của xe: Cxyz, để biết được trong một khoảng thời gian khảo sát vị trí của trọng tâm xe năm ở đâu thì cần phải cĩ hệ trục tọa độ cổ định (tuyệt đổi) gắn trên mặt đường: Ox0y0z0, như trên hình 2.1 . Các dịch chuyển của ơ tơ theo các trục tọa độ gây nên các chuyển vị dọc theo ba phương và quay quanh ba trục, như vậy cĩ thế coi trong hệ tọa độ khơng gian ba chiều, chuyển động của ơ tơ được xem xét bới 6 chuyển vị được mơ tả trên hình 2.1. Tùy theo mục đích khảo sát mà cĩ thể xem xét các chuyển vị này là đồng thời hay độc lập. Khi khảo sát quỹ đạo chuyển động quan trọng hơn cả là chuyển vị theo tọa độ mặt đường (tọa độ cổ định) Ox0y0z0 biểu diễn bằng tọa độ x0, y0 và gĩc quay thân xe ϕ . Do hệ thống cơ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 20 học ơ đây cĩ tính chất đàn hồi nên quy luật của chúng rất phức tạp. Hình 2.1. Hệ trục tọa độ gắn trên ơ tơ Hình 2.2. Quan hệ động học của ơ tơ trong mơ hình Vận tốc tức thời của ơ tơ v đặt tại trọng tâm. Hệ tọa độ cố định ký hiệu là Ox0y0z0, hệ tọa độ di động (hệ tọa độ tương đối) gắn với trọng tâm ơ tơ C ký hiệu Cxyz. Như vậy vận tốc v tiếp tuyển với quỹ đạo chuyển động và O’ O α ϕ y0 0y v& v v& 0x v& C α ϕ x x0 Qũy đạo chuyển động của trọng tâm ơ tơ sin()( ϕαϕα ++ &&v )cos( ϕα +v& )sin( ϕα +v& cos()( ϕαϕα ++ &&v )( ϕα &&+v O = C f 'x x f 'y f 'z y 0 z0 x0 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 21 nghiêng đi một gĩc α (gĩc này gọi là gĩc lệch hướng chuyển động của ơ tơ) .Gĩc quay tương đối giữa hai hệ trục tọa độ là ϕ , đây cũng là gĩc quay của trục dọc ơ tơ khi chuyển động. Khi đĩ vận tốc của ơ tơ tính theo hệ tọa độ cổ định (hệ tọa độ tuyệt đối) theo hai trục Ox0 và Oy0 là: )cos(.0 ϕα += vVx )sin(.0 ϕα += vVy (2.1) Vị trí của ơ tơ tại một thời điểm nào đĩ sau khoảng thời gian từ 0 – t được xác định theo cơng thức sau: ∫∫ +== tt x dtVdtVX 00 00 ).cos(. ϕα ∫ ∫ +== t t y dtVdtVYo 0 0 0 ).sin(. ϕα (2.2) Như vậy nếu cĩ hệ tọa độ mặt đường (hệ tọa độ tuyệt đối), biết x0, y0 và các gĩc lệch α,ϕ hồn tồn cĩ thế xác định được vị trí ơ tơ trên đường tại một thời điểm nhất định. 2.2. Các lực tác dụng lên ơ tơ Trong quá trình chuyển động trên đường xuất hiện các lực tác dụng lên ơ tơ bao gồm: Lực Pk, lực can lăn Pf, phản lực Sz, lực quán tính Fj, lực cán khơng khí Fω. Hình 2.3. Các lực tác dụng lên ơ tơ a b l hg Fi T G a Ff2 Fx2 Fz2 Fz1 Ff1 Fx1 h? F? Fω Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 22 2.2.1. Lực Pk Lực Pk là phản lực của mặt đường lên bánh xe chủ động, được đặt tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường, khi xe chuyển động lực kéo tiếp tuyến tại các bánh xe chủ động đĩng vai trị lực dọc. ðối với bánh xe chủ động dẫn hướng thì lực Pk được đặt tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe và đường, cĩ phương nằm trên đường tâm bánh xe. Khi phanh, lực phanh tại các bánh xe đĩng vai tro là lực dọc. Lực kéo xuất hiện khi cĩ mơ men xoắn truyền từ động cơ qua các cơ cáu trung gian đến bánh xe chủ động, nhờ cĩ sự tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường nên tại vùng tiếp xúc này sẽ phát sinh lực kéo tiếp tuyến hướng theo chiều chuyển động. Biếu thức tính lực kéo Pk được tính như sau: rk ticioipihMc rk Mk Pk η..... == (2.3) Trong đĩ : + Mc: mơ men xoắn của động cơ + ih: tỷ số truyền của hộp số chính + ip : tỷ số truyền của hộp số phụ + io: tỷ số truyền của truyền lực chính + ic: tỷ số truyền của truyền lực cuối cùng +Nt: hiệu suất của hệ thống truyền lực + rk: bán kính động học của bánh xe Nếu như sai số khơng lớn cĩ thế lấy: rb ticioipihMc rb Mk Pk η..... == Lực Pk được tính theo cơng thức (2.3) là theo khá năng của động cơ, nhưng lức kéo này được sử dụng hết hay khơng cịn phụ thuộc vào khá năng bám của bánh xe chủ động với mặt đường, tức là lực kéo tiếp tuyến lớn nhất tại bánh xe chí đạt: ϕϕϕϕ FZGPk === ..max , với ϕ là hệ số bám dọc; Gϕ trọng lượng bám; Fϕ lực bám. ðể ơ tơ chuyển động khơng bị trượt dọc thì lực Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 23 kéo tiếp tuyến tính theo cơng thức (2.3) phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám Pϕ . Lực kéo tiếp tuyến khơng chí phụ thuộc vào điều kiện bám giữa bánh xe chủ động với mặt đường mà cịn phụ thuộc vào loại lốp sử dụng, áp suất lốp,... 2.2.2 Lực cán lăn Pf. Lực cán lăn sinh ra do tác dụng của mặt đường lên các bánh xe. lực cán lăn đặt tại vị trí đặt lực Px nhưng ngược chiều với lực Px. Lực cán lăn phát sinh là do cĩ sự biến dạng của lốp và đường, do sự tạo thành của vết bánh xe trên đường và do ma sát ở bề mặt giữa lốp và đường. ðối với bánh xe cầu trước: Pf1=f.G1= l b gmf .. ðối với bánh xe cầu sau: Pf2= f.G2= l a gmf .. Với f: hệ số cán lăn của bánh xe G:trọng lượng phân ra tại bánh xe Hệ số cán lăn được xác định theo cơng thức [1]: f = f0=       + 1500 1 2V Thực nghiệm đã cho thấy khi vận tốc của xe <80km/h, giá trị của f0 ít phụ thuộc vào vận tốc, nĩ phụ thuộc chú yếu vào loại đường và tình trạng mặt đường: Bảng 2.1 Giá trị của hệ số cản lăn f (theo [1]) Loại đường Hệ số cán lăn f tương ứng với v<80 km/h ðường nhựa tốt 0,015÷ 0,018 ðường bê tơng 0,012÷ 0,015 ðường dải đá 0,023÷ 0,030 ðường đất khơ 0,025÷ 0,035 ðường đất sau khi mưa 0,050÷ 0,15 ðường cát 0,1÷ 0,30 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 24 2.2.3. Phản lực thắng gĩc Fz Fz sinh ra do phản lực từ mặt đường lên các bánh xe được đặt tại vị trí tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường, Nĩ cĩ phương trùng với phương trục z. Trong quá trình ơ tơ chuyển động các phản lực thắng gĩc tác dụng từ đường lên bánh xe luơn thay đổi theo các ngoại lực và mơ men tác dụng lên chúng. Trị số của các phản lực này ảnh hưởng đến một số chí tiêu kỹ thuật của ơ tơ như: chất lượng kéo và bám, chất lượng phanh, tính ổn định của ơ tơ cũng như tuổi thọ của các chi tiết và các cụm chi tiết Hình 2.4. Các lực tác dụng lên ơ tơ trong mặt phắng dọc Phản lực Sz tại các bánh xe cầu trước, cầu sau được xác định như sau: Viết các phương trình cân bằng mơ men tại vị trí tiếp xúc của bánh xe với mặt đường cĩ: νω &.2121 mPPFPP ffkk =−−−+ (2.5) GmgFF zz ==+ 21 (2.6) ( ) ( ) 0212121 =−+−∂++ ωωhFhPPbFFhPP gffzzgkk (2.7) Từ (2-5) thay νω &.2121 mPPFPP ffkk +++=+ vào phương trình (2.7) ta cĩ: 021 =−+∂ ωωhFbFF zz (2.8) a b l hg T G v Pf1 Fω Pk1 Pf1 Pk2 Fj hω Fz1 Fz2 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 25 Từ phương trình (2.6) và (2.8) giải ra ta được: l h vm l h F l b mgF gz &.1 −−= ω ω l h vm l h F l mgF gz &.2 ++ ∂ = ωω (2.9) Trong thực tế điều kiện làm việc của ơ tơ rất khác nhau tùy thuốc vào điều kiện đường sá và sự điều khiển của người lái, vì vậy trị số phản lực của Fz cũng bị thay đổi theo một quy luật nào đĩ sao cho tổng các phản lực Fz1+Fz2 vẫn bằng trọng lượng của xe do đĩ khi xe chuyển động tiến (v>0) trọng lượng phân ra cầu trước giảm cịn trọng lượng phân ra cầu sau tăng lên. Ngược lại khi ở trạng thái phanh thì phần trọng lượng phân ra cầu sau giảm cịn phần trọng lượng phân ra cầu trước tăng lên. Khi ơ tơ chuyển động đều thì phản lực tại cầu trước và cầu sau được tính như sau: l h F l b mgFz ω ω−=2 l h F l mgFz ω ω+ ∂ =2 (2.10) Ở đây giá tri của phản lực Fz phụ thuộc vào các thơng số kết cấu, vận tốc và trọng lượng của xe. 2.2.4. Lực cán khơng khí Fϖ Khi ơ tơ chuyển động áp suất khơng khí bao quanh phía ngồi của xe thay đổi làm xuất hiện các phần xoay khí ở phần phía sau của ơ tơ và gây ra ma sát khơng khí với bề mặt của xe, lực ma sát nay được gọi là lực cán khơng khí ωF .Lực cán khơng khí khi ơ tơ chuyển động được xác định bằng biếu thức thực nghiệm: 2 0KSvF =ω (2.11) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 26 Trong đĩ : +K- hệ số cán khơng khí, nĩ phụ thuộc vào dạng khí động học của ơ tơ và chất lượng bề mặt của nĩ(Ns2/m4) + S là diện tích cán chính diện của ơ tơ, là diện tích hình chiếu trong mặt phẳng vuơng gĩc với trục dọc của ơ tơ, [m2] + v0 là tốc độ tương đối giữa ơ tơ và khơng khí, [m/s] gvvv ′= µ0 + v là vận tốc của ơ tơ, vg là vận tốc của giáo; dấu (+) khi tốc độ của ơ tơ và tốc độ của giĩ ngược chiều nhau, dấu (-) khi cùng chiều. Hệ số cán khơng khí K của ơ tơ thay đổi trong phạm vi rộng tùy theo dạng khí động của chúng. ðối với ơ tơ du lịch cĩ tốc độ chuyển động cao cho nên lực cán khơng khí khá lớn. Diện tích cán chính diện của xe ơ tơ tải S= F.H Trong đĩ: + B là chiều tâm 2 bánh xe trước + H là chiều cao lớn nhất của ơ tơ Hình 2.5. Sơ đồ xác định diện tích chính diện của ơtơ Giá trị trung bình hệ số cán khơng khí K, diện tích cán chính diện F của các loai ơ tơ được cho trong bảng 2.2: Bo H Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 27 Bảng 2.2. Giá trị của K và S (theo[1]) Loại xe K [Ns2/m4] S[m2] Ơtơ du lịch: - Vỏ kín 0,2÷ 0,35 1,6 ÷ 2,8 Ơtơ du lịch: - Vỏ hở 0,4÷ 0,5 1,5 ÷ 2,0 Ơtơ tải 0,6÷ 0,7 3,0 ÷ 5,0 Ơtơ khách (loại vỏ toa tàu) 0,25÷ 0,4 4,5 ÷ 6,5 Ơtơ đua 0,13÷ 0,15 1,0÷ 1,3 2.2.5. Lực quán tính Fj Khi ơ tơ chuyển động khơng ổn định (quá trình tăng tốc hoặc giảm tốc) sẽ xuất hiện lực quán tính. lực quán tính Fj bao gồm các thành phần sau: + Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến của ơ tơ, ký hiệu là jF ′ + Lực quán tính do các gia tốc khối lượng chuyển động quay của ơ tơ (gồm các khối lượng chuyển động quay của động cơ, của hệ thống truyền lực và của các bánh xe) ký hiệu là jF ′′ Lực quán tính jF được xác định theo cơng thức sau: j g G g Gr III j I III g G F b btne b btne j ...1 2 22 2 22                 + +=                 + += ∑∑ ηη (2.12) Trong đĩ: + Ie mơ men quán tính của bánh đà động cơ và chi tiết quay khác của động cơ quy dẫn về trục khuỷu, In mo men quán tính của chi tiết quay thứ n nào đĩ của hệ thống truyền lực đổi với trục quay chính nĩ. Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 28 + Ib mơ men quán tính của một bánh xe chủ động đổi với trục quay của nĩ. + εe gia tốc gĩc cảu trục khuỷu động cơ. + εb gia tốc gĩc quay của bánh xe chủ động. + It tỷ số truyền của hệ thống truyền lực. + In tỷ số truyền tính từ chi tiết quay thứ n nào đĩ của hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động. + tη hiệu suất của hệ thống truyền lực. + nη hiệu suất tính từ chi tiết quay thứ n nào đĩ của hệ thống truyền lực tới bánh xe chủ động. ðặt g Gr III b btne i .1 2 22         + += ∑ησ , phương trình (2.12) viết lại như sau j g G FF jjij δδ =′= (2.13) Trong mặt phắng ngang khi ơ tơ chuyển động chịu các lực sau: lực bên Fy, lực giĩ bên Fn, khi xe chuyển động trên đường vịng sẽ cĩ thêm lực ly tâm Flt 2.2.6. Lực bên Sy Lực bên là phản lực của mặt đường tác dụng lên bánh, cĩ phương vuơng gĩc mặt phắng dọc của bánh xe, đặt tại vị trí tiếp xúc bánh xe với mặt đường. Khi ơ tơ chuyển động lực ngang Sy cĩ thế xuất hiện chuyển động trên mấp mơ hoặc đường bị nghiêng ngang, do lốp bị biến dạng, do tác dụng của giĩ ngang, do phanh xe trên đường trơn,...tại vùng tiếp xúc của lốp với mặt đường sẽ lệch đi một gĩc so với mặt phẳng quay của bánh xe, gĩc này được gọi là gĩc lệch bên. Mỗi quan hệ giữa lực bên tác dụng vào bánh xe và gĩc lệch bên của lốp được trình bày trên đồ thị 2.6 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 29 Hình 2.6. ðồ thị quan hệ giữa lực bên và gĩc lệch bên Trên đồ thị đoạn OA tương ứng với gĩc lệch bên của lốp (khơng cĩ sự trượt bên), đoạn AB đặc trưng cho sự trượt cục bộ từ lúc bắt đầu (tại điểm A) cho đến khi trượt hồn tồn (điểm B). Tại thời điểm trượt hồn tồn, phản lực bên đạt tới giá trị của lực bám ngang của lốp với mặt đường. Các loại xe ơ tơ sử dụng loại lốp cao su đàn hồi, cho nên khi ơ tơ chuyển động dưới tác dụng của tải trọng, phản lực từ mặt đường làm cho lốp bị biển dạng tức là các thơng số hình học của bánh xe bị thay đổi như bán kính của bánh xe, gĩc lệch bên do đĩ giá trị của lực ngang cũng bị thay đổi theo. Khi chuyển động trên đường hiện trượng lệch bên của lốp ảnh hướng đến tính năng điều khiển và tính an tồn chuyển động của ơ tơ, đặc biệt đối với ơ tơ cĩ vận tốc cao. Trong quá trình chuyển động nhất là khi vào dường vịng, do cĩ gĩc lệch bên của lốp sẽ gây ra hiện tượng quay vịng thiếu, quay vịng thừa; những hiện trượng này ảnh hướng xấu đến tính điều khiển cảu ơ tơ, nhất là hiện tượng quay vịng thừa. Coi quan hệ giữa lực ngang Sy và gĩc lệch bên của bánh xe α là tuyến tính, khi đĩ lực bên Sy được tính theo cơng thức sau: αα .CS y = Trong đo: + αα - độ cứng của gĩc lốp ơ tơ, nĩ chính là hệ số gĩc của đồ thị α−yS [N/rad] Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 30 + α - gĩc lệch bên của lốp xe, [rad] Giới hạn của lực bám ngàng Fy khơng vượt quả giá tri lực bám ngang yyy FFF ′< ϕϕ , .Giả sử ơ tơ cĩ các bánh xe cầu trước dãn hướng, nếu lực bám ngang của các bánh xe trước vượt quá giá trị bám ngang của chúng thì ơ tơ sẽ bị mất tính dẫn hướng, cịn nếu giá trị lực bám của các bánh xe cầu sau vượt quá giới hạn bám của chúng, khi đĩ ơ tơ sẽ bị mất ổn định. Trong nghiên cứu ổn định của ơ tơ nếu vi phạm một trong hai trường hợp trên đều khơng đạt. 2.2.7. Lực giĩ bên FN. Sự chuyển động của ơ tơ trong giĩ bên là một trạng thái chuyển động quay vịng động. Trong thực tế khi ơ tơ đang chuyển động vì mơt lý do nào đĩ lực FN tăng đột biến cĩ thế làm mất quỹ đạo chuyển động của ơ tơ đã định sẵn. Dây là một trường hợp cĩ thế gây mất an tồn cho người và phương tiện. 2 0VSKF NNN = (2.14) Trong đĩ: KN là hệ số cán khơng khí, nĩ phụ thuộc vào mật động khơng khí, các dạng ơ tơ và bề mặt của nĩ, [Ns2/m4] + SN là diện tích cản chính diện của ơ tơ trong mặt phắng nằm ngang, nghĩa là diện tích hình chiếu của ơ tơ trên mặt phắng song song với trục dọc của nĩ, [m2] + V0 vận tốc của giĩ . ðiểm đặ lực giĩ bên FN cách trọng tâm C của ơ tơ một khoảng e về phía đầu xe. Khoảng cách e được xác định như sau: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 31 Hình 2.7. Xác định điểm đặ lực F Trên hình 2.7: + C- là trọng tâm của ơ tơ + T- là điểm đặt lực giĩ bên. + O- ðiểm giữa đoạn AB =1 + e0- cánh tay địn tạo nên mơ men quay của lực giĩ bên Từ hình vẽ cĩ: 00 eFM Nz = , 2 02 vSCF NNN ρ = , ⇒ 0 2 0 .2 evSCM NNz ρ = Trong đĩ: CN – hệ số cán bên của khơng khí ρ - mật độ khơng khí SN- diện tích cán chính diện Hay lvSCM NMz 2 02 ρ = ⇒ ( ) l C C l C C e N M N M 0 0 0 = =       ∂ ∂       ∂ ∂ == τ τ τ τ Khoảng cách từ trọng tâm đến điểm đặ lực giĩ bên là TC:       −−== aeeTC 2 1 0 Khoảng các e này rất cĩ ý nghĩa trong khảo sát tính ổn định của ơ tơ. Khoảng cách e cần chọn một cách hợp lý, sao cho e nhỏ tức là điểm đặ trọng b a l e O C T FN B v A e0 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 32 tâm T gần với tâm áp lực giĩ bên C. Bới vì khi xét đén khía cạnh ổn định để ơ tơ khơng phải quay vịng thừa thì trọng tâm ơ tơ cần nằm ở giữa hoặc lệch gần về phía cầu trước, mặc dù về mặt khá năng kéo của ơ tơ chưa hợp lý, điều này cĩ được là nhờ cấu trúc của kiếu vỏ ơ tơ. Về phần kết cấu ta thấy ơ tơ cĩ cầu trước chủ động đáp ứng được yêu cầu trọng tâm của ơ tơ dịch về phía cầu trước mắc dù về khá năng kéo của ơ tơ chưa hợp lý song bù lại khoảng cách e nhỏ. 2.2.8. Lực ly tâm Flt Lực ly tâm xuất hiện khi ơ tơ chuyển động trên đường vịng. Lực ly tâm quy ước đặt tại trọng tâm C của ơ tơ tính theo cơng thức : )( 22 ψβ &&+=== mv R v m R v g G Fl (2.15) Theo cơng thức trên nhận thấy lực ly tâm phụ thuộc vào bình phương vận tốc và bán kính quay vịng. Khi ơ tơ chuyển động ở vận tốc cao trên đường vịng lực ly tâm sẽ tăng lên và đĩng vai trị là lực ngang, nếu lực ly tâm tăng lên đến một giá tri nào đĩ lớn hơn giới hạn bám của bánh xe với mặ đường sẽ gây ra hiện tượng trượt ngang làm mất tính ổn định hoặc tính dẫn hướng của ơ tơ Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 33 Chương 3 XÂY DỰNG MƠ HÌNH KHẢO SÁT ðỘNG LỰC HỌC QUAY VỊNG Ơ TƠ TẢI HYUNDAI 1.25 3.1. Lựa chọn mơ hình nghiên cứu Sự quay vịng của xe tải Hyundai 1.25 được thực hiện bằng cách xoay các bánh lái bố trí trên cầu trước với hệ thống lái cĩ trợ giúp thủy lực. Mục đích chính của đề tài này là khảo sát một số yếu tố ảnh hưởng của tải trọng chuyên chở và hệ số bám đến tính năng quay vịng của xe tải, do đĩ chúng tơi chọn mơ hình phẳng với hệ tọa độ như trên hình 3.1. Hệ tọa độ cố định là x00y0; hệ tọa độ di động đặt tai trọng tâm xe là xCy. Hình 3.1. Sơ đồ quay vịng của ơ tơ trong mặt phẳng 0 y0 x0 A C x y L a b t1 ϕ β t2 Β Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 34 Một số giả thiết khi xây dựng mơ hình: - Vận tốc của trọng tâm theo phương dọc trục xe Vx = V= const; - Trong quá trình quay vịng các bánh xe khơng bị trượt ngang; - Tải trọng phân bố trên các bánh bên tái và bên phải là đối xứng; - Tốc độ xoay các bánh lái là đều 0=β& Với những giả thiết trên bài tốn khảo sát quay vịng là mơ hình phẳng một vết. Các yếu ảnh hưởng: - Tải trọng chuyên chở Q - Vận tốc chuyển động V của xe (Vx = V) - Tốc độ xoay vành lái. Các chỉ tiêu đánh giá: - Bán kính quay vịng R - Diện tích cần thiết để thực hiện quay vịng Giới hạn nghiên cứu: - Các hệ số chống chuyển động lệch của các bánh xe được tính theo cơng thức thực nghiệm; - Mơ men quán tính quanh trục z khi xe chở hàng được tính cho trường hợp coi khối hàng hĩa Q là đồng nhất, được xếp đầy sàn xe. Khi thay đổi trọng lượng chỉ làm chiếu cao khối hàng hĩa thay đổi. 3.2. Thiết lập phương trình vi phân chuyển động Trên hình 3.2 là sơ đồ động học quay vịng của ơ tơ 2 cầu, dạng mơ hình phẳng một vết. Giả thiết xe quay vịng với các gĩc xoay nhỏ nên chấp nhận giả thiết: − Gĩc xoay bánh lái: tgβ ≈ β - Gĩc chuyển động lệch: tgδ1 ≈ δ1; tgδ2 ≈ δ2 Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 35 Hình 3.2. Sơ đồ động học quay vịng của ơ tơ Các ký hiệu trên sơ đồ động học: V là vận tốc dọc trục xe (V = const) V1, V1x, V1y – vận tốc tuyệt đối của tâm cầu trước và các thành phần của nĩ chiếu lên hệ tọa độ tương đối. V2, V2x, V2y – vận tốc tuyệt đối của tâm cầu sau và các thành phần của nĩ chiếu lên hệ tọa độ tương đối. VC, VCx, VCy – vận tốc tuyệt đối của trọng tâm và các thành phần của nĩ chiếu lên hệ tọa độ tương đối. δ1, δ2 – các gĩc chuyển động lệch của cầu trước và cầu sau. x0C 0 y0 x0 y0C VC A ϕ C x α y B (β−δ1) δ2 V V1 V2 V2y L a b V V1y T 0 ω VCy R Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 36 α - gĩc chuyển động lệch của trọng tâm ϕ - gĩc lệch của thân xe trong hệ tọa độ tuyệt đối. β - gĩc xoay cầu trước. R – bán kính quay vịng. x0C, y0C – tọa độ trọng tâm trong hệ thọa độ tuyệt đối. 3.2.1. Xác định các quan hệ động học Trên cơ sở phân tích các quan hệ động học ta xác định được các thơng số sau: 1− Bán kính quay vịng của ơ tơ: ( )β δ δ1 2 = − + L R tg tg Với các gĩc chuyển động lệch nhỏ cĩ thể tính gần đúng tg(β-δ1)≈β-δ1 và tgδ2 ≈δ2, bán kính quay vịng sẽ là: 2β δ δ1 ≈ + − L R tg (3.1) 2− Vận tốc dọc theo thân máy : V Các điểm nằm trên trục dọc thân xe cĩ vận tốc bằng nhau và bằng vận tốc của xe. Vx = V1x = V2x =V V = V1cos(β−δ1) = V2..cosδ2 = VC.cosα (3.2) 3− Tốc độ gĩc quay vịng : ω 1 1 ( )ω β δ δ2= = + − V V R L (3.3) 4− Vận tốc của trọng tâm ơ tơ : VC a) Trong hệ tọa độ tương đối xCy : − Vận tốc dọc trục máy: VCx = V = const − Vận tốc ngang thân máy: VCy Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 37 Xét sơ đồ vận tốc trên hình 3.3, tại điểm T phương của bán kính quay vịng R vuơng gĩc với phương trục dọc của xe, thành phần vận tốc ngang bằng khơng. Các điểm mút của các véc tơ vận tốc ngang V1y, V2y và VCy phải nằm trên một đường thẳng đi qua điểm C. Hình 3.3. Sơ đồ xác định vận tốc trọng Theo tính chất này ta cĩ thể xác định thành phân vận tốc ngang thân máy của trọng tâm: 1 2y yCy V b V a V L − = (3.4) Các thành phần vận tốc ngang V1y và V2y cĩ thể xác định theo cơng thức: V1y = Vtg(β−δ1) ≈ V (β−δ1) V2y = V tgδ2 ≈ Vδ2 (3.5) Thay (3.5) vào (3.4) ta nhận được: L a b R VC A B V1 V2 C x y T ω 0 V Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 38 2 1( )Cy V V b a b L β δ δ= − − (3.6) b) Trong hệ tọa độ tuyệt đối x00y0: Chiếu các thành phần vận tốc VCx = V và VCy lên các trục tọa độ tuyệt đối x00y0 ta nhận được các thành phần vận tốc tương ứng: 0 0 cos sin sin cos CX Cx CY Cy V V V V V V ϕ ϕ ϕ ϕ = −  = + (3.7) Thay (3.6) vào (3.7) ta nhận được: 0 1 2 0 1 2 [ cos ( )sin ] [ sin ( cos ] CX CY V V L b b a L V V L b b a L ϕ β δ δ ϕ ϕ β δ δ ϕ  = − − −   = + − −  (3.8) 5− Gia tốc của trọng tâm: 0 0;CX CYV V& & a) Trong hệ tọa độ tuyệt đối x00y0 : Lấy đạo hàm của các thành phần vận tốc (3.8) theo thời gian ta nhận được các thành phần gia tốc tương ứng: 0 0 0 0 CX CX CY CY dV V dt dV V dt = = & & 0 1 2 1 2 0 1 2 1 2 [ sin ( )sin ( ) cos ] [ cos ( )cos ( ) sin ] CX CY V V L b b a b b a L V V L b b a b b a L ω ϕ β δ δ ϕ β δ δ ω ϕ ω ϕ β δ δ ϕ β δ δ ω ϕ  = − − − − − − −   = + − − − − −  & & && & & && (3.9) b) Trong hệ tọa độ tương đối xCy : Chiếu các thành phần gia tốc (3.9) trong hệ tọa độ tuyệt đối lên hệ tọa độ tương đối ta nhận được các thành phần gia tốc dọc và gia tốc ngang thân xe: Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 39 0 0 0 0 cos sin sin cos Cx CX CY Cy CX CY a V V a V V ϕ ϕ ϕ ϕ  = +  = − + & & & & (3.10) Thay các biểu thức của 0 0 , CX CY V V& từ (3.9) vào (3.10) ta nhận được: 2 1 2 1 2 2 1 2 1 2 2 2 1 2 1 2 2 [ sin cos ( )sin cos ( ) cos ] [ cos sin ( )cos sin ( ) sin ]; [ sin ( )sin ( ) cos sin] [ cos ( ω ϕ ϕ β δ δ ϕ ϕ β δ δ ω ϕ ω ϕ ϕ β δ δ ϕ ϕ β δ δ ω ϕ ω ϕ β δ δ ϕ β δ δ ω ϕ ω ϕ β = − − − − − − − + + + − − − − − = − − − − − − − − + + + − & & & & & & & & & & Cx Cy V a L b b a b b a L V L b b a b b a L V a L b b a b b a L V L b b L 2 1 2 1 2)cos ( ) sin cos ];δ δ ϕ β δ δ ω ϕ ϕ           − − − −  & &a b b a Biến đổi cơng thức trên và rút gọn ta được: 1 2 1 2 ( ); ( ) Cx Cy V a b b a L V a L b b a L ω β δ δ ω β δ δ  = − − −   = + − −  & & & (3.12) 3.2.2. ðộng lực học quay vịng ơ tơ Mơ hình động lực học quay vịng của xe cĩ thể biểu diễn như hình 3.4. Các tham số trên mơ hình được ký hiệu như sau: Pf1, Pf2 − lực cản lăn của cầu trước và cầu sau; Pk − lực kéo tiếp tuyến của bánh chủ động cầu sau; S1, S2 − phản lực bên của cầu trước và cầu sau; MS1, MS2 − mơ men cản xoay của cầu trước và cầu sau; Flt − lực quán tính ly tâm của xe, phân thành 2 thành phần theo phương dọc và phương ngang của xe: lt ltx ltyF F F= + r r r ltx CxF ma= − ; lty CyF ma= − ; m − khối lượng xe ; aCx, aCy − gia tốc trọng tâm xe theo phương x và y. (3.11) Trường ðại học Nơng nghiệp Hà Nội – Luận văn thạc sĩ kỹ thuật........... ....... 40 Hình 3.4. Mơ hình động lực học quay vịng của ơ tơ Cân bằng lực theo phương dọc x và theo phương ngang y và cân bằng mơ men của các lực đối với trong tâm xe (trục Cz) với sự lưu ý là aCx = 0 (theo giả thiết) ta được: ω  = =  = = ∑ ∑& Cy yi y Z Ci z ma F F J M M (3.13) JZ – mơ men quán tính đối với trục z đi qua trọng tâm xe ðạo hàm vận tốc gĩc (3.3) theo thời gian ta nhận được gia tốc gĩc: 1( )ω β δ δ2= + −& & && V L (3.14) Thay aCy từ cơng thức (3.12) và ω& từ (3.14) vào (3.13) ta nhận được: x0 y0 0 x y V1 V2 VC VCx VCy ϕ α δ2._.