Bài giảng môn Vật lý - Chương 3: Động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh (Tiếp)

 Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Homeend3.1. Động học bánh xe3.2. Các tính chất của bánh hơi3.3. Khái niệm về các loại bán kính của bánh xe3.4. Động lực học bánh xe bị động 3.5. Động lực học bánh xe chủ động 3.6. ảnh hưởng của lực cản kéo đến độ trượt của bánh xe 3.7. Xác định phản lực pháp tuyến của mặt đường tác  dụng lên máy kéo Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Homeend3.1. Động học bánh xe (vận tốc, gia tốc, quĩ đạo chuyển động )3.1.1. Trường hợp lăn không trượtV0V0V0VAVttVBVCVtt001ABCr* Điểm A bất kỳ trên vành bánh xe Y chuyển động theo với vận tốc V0 Y chuyển động quay tương đối với Vtt Vtt = rBiết tâm quay tức thời ta có thể xác định được vận tốc của một điểm bát kỳ trên bánh xe:Ví dụ: Điểm C: VC = 01C. ; Điểm 0: V0 = r ; Điểm B: VB = 2r. = 2V0 V0 - vận tốc chuyển động của xe  - tốc độ quay của bánh xe * Điểm 01 tiếp xúc với mặt đường  = 1800  V01 = 0 Do đó: 01 là tâm quay tức thờiTâm quay tức thờiHoặc VA = 2V0cos(/2) (vì Vtt = V0)Vận tốc tuyệt đối: Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh HomeendQuĩ đạo chuyển động khi lăn không trượt - Phương trình chuyển động: yX = r( - sin)Y = r(1 - cos) - Quĩ đạo chuyển động là đường xicloit 2prxy00’010’1AxxyrA’r- Vận tốc - Gia tốc Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.1.2. Các hiện tượng trượt của bánh xe (Trượt lăn và trượt lê)- Vận tốc lý thuyết ( lăn không trượt), ký hiệu là Vt : Vt = Vtt = r - Vận tốc thực tế (lăn có trượt ), ký hiệu là V2pr’2pr2pr’’xy123 Trượt lăn (trượt quay): V’ Vt 1- Không trượt2- Trượt lăn ; 3- Trượt lê Trượt lăn  = 0  100%Trượt lê  = - 0- Độ trượt: Quĩ đạo chuyển động:V’’AV’AVAV’VtV’’Vttrr’’r’ATâm quay tức thời Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.3. Khái niệm về các loại bán kính của bánh xe2)- Bán kính tĩnh học rtLà khoảng cách từ tâm BXđến mặt đường khi chỉ chịu tải trọng pháp tuyến (khi bánh xe đứng yên)rtPaZGVrdPfGrdartPfZPVrt – bán kính động lực học r0r0 – bán kính chế tạo rtGZrtGZrt – bán kính tĩnh học 3) - Bán kính động lực học rd Là khoảng cách từ tâm BXđến phương của véc tơ lực tiếp tuyến (khi bánh xe chuyển động )3.2. Các tính chất của bánh hơi (Tự đọc sách giáo trình)1)- Bán kính chế tạo r0 Là khoảng cách từ tâm BXđến mặt ngoài của BX Khi không chịu tải Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.3. Khái niệm về các loại bán kính của bánh xe (tiếp)4) - Bán kính động học ( hay bán kính lăn ) rlBán kính động học Là khoảng cách từ tâm BXđến mặt đường khi chỉ chịu tải trọng pháp tuyến Bán kính lăn Là bán kính của vòn tròn tưởng tưởng khi lăn không trượt và có cúng vận tốc góc và vận tốc dài như bánh xe thựcNhư vậy, bán kính động lực học và bán kính lăn, thực chất chỉ là một5) - Bán kính trung bình rtbLà bán kính gần đúng, tính theo công thức thực nghiệm rtb = (0,5d + B)25,4 mm d - đường kính vànhB – bề rộng lốp ;  - hệ số biến dạng lốp Tâm quay tức thờiAVrlrt0VAG01PTrượt lêr’lr’’l0rlKhông trượtTrượt lănTâm quay tức thời Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.4.1. Bánh đàn hồi lăn trên đường cứng3.4. Động lực học bánh xe bị độngVGnPnPfnZnrnanPn – lực đẩy (chủ động)  Pfn – phản lực tiếp tuyến (cản chuyển động): Pfn = Pn Gn – tải trọng pháp tuyến  Zn – phản lực pháp tuyến : Zn = Gfn Điều kiện BX chuyển động lăn:  Pn P Pfn = fnGn Pn > P = GnrGZrĐặc tính biến dạng pháp tuyếnTăng tảirGiảm tảiG- Mô men gây ra lăn (chủ động) Mn = Pnrn = Pfnrn - Mô men cản lăn  Mfn = Znan = Gnan Pfn= Mfn/rn gọi là Lực cản lăn Pfn = fnZn = fnGn fn = an / rn gọi là Hệ số cản lăn Phụ thuộc: Gn, cấu tạo BX, vật liệu và áp suất lốp Tăng tảiGiảm tải Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.4.2. Bánh cứng lăn trên đường mềm3.4. Động lực học bánh xe bị động3.4.3. Bánh đàn hồi lăn trên đường mềmVrnanPfnZnGnPnhVrnanPfnZnGnPnr0h Mô men cản lăn Mfn = Znan = Gnan Lực cản lăn Pfn = fnZn = fnGn Hệ số cản lăn : fn = an / rn Phụ thuộc: Gn, cấu tạo BX, tính chất cơ lý của đất (độ sâu h) Mô men cản lăn Mfn = Znan = Gnan Lực cản lăn Pfn = fnZn = fnGn Hệ số cản ăn: fn = an / rn Phụ thuộc: Gn, cấu tạo BX, vật liệu và áp suất lốp, tính chất cơ lý của đất (độ sâu h) Chỉ có mặt đường bị biến dạng Cả bánh xe và mặt đường bị biến dạng Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.5. Động lực học bánh xe chủ động Xét trường hợp tổng quát là bánh đàn hồi lăn trên dường biến dạngVkakPfkZkGnPkRkMkrkMk - Mô men chủ động : Mk = Meim Pk – lực kéo tiếp tuyến: Pk = Mk /rk Gk – Tải trọng pháp tuyếnZk – Phản lực pháp tuyến Zk = Gk Mfk - Mô men cản lăn: Mfk = Zkak = Gkak Pfk - Lực cản lăn: Pfk = fkZk = fkGk fk - hệ số cản lăn: fk = ak / rk Rk – Lực cản từ khung xe Các lực và mô men tác dụng lên bánh xe Cân bằng lực và mô men Gk = ZkPk = Pfk + RkMk = (Pk- Pfk)rk + Zkak = (Pk- Pfk) là lực đẩy máy kéo chuyển động tịnh tiến (Pk – Pfk) = Rk3.5.1. Cân bằng lực và mô men Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.5. Động lực học bánh xe chủ động3.5.2. Cân bằng công suất và hiệu suấtVkPfkZkGnPkRkMkrk Xuất phát: Mk = Pkrk kMk = Pkrkk = Pk Vt  Cân bằng lực: Pk = Pf + Rk  Vt = V + V  kMk = Pk V + PkV KQ  kMk = Pk V + PfV + RkV Công suất  Nk = N + Nfk + NR Nk – CS truyền cho BX chủ độngN – CS mất mát do trượtNfk – CS mất mát do cản lănNR – CS đẩy trục BX ( có ích ) Công suất có íchCông suất cấp vàoHiệu suất k =  – HS tính đến chi phí cho trượtfk – HS tính đến chi phí cho lăn Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.6. ảnh hưởng lực cản kéo đến độ trượtr0LllGkVkGk - Độ trượt :n - số mấu bám làm việcS – diện tích một mấu bámk – hệ số biến dạng của đất- - Hệ số ma sát - ứng suất tiếpPm0 = 100%PmaxĐường đặc tính trượt của máy kéo Pk = Lực ma sát + lực chống cắt của đất:  Pk = Gk + Sn  - ứng suất tiếp: phụ thuộc l:   = k.l - Phản lực tiếp tuyến - Mặt khác, theo cân bằng lực kéo: Pk = Pf + Pm - Đường đặc tính trượt: Tăng Pm  Tăng Pk Tăng  cho đến khi  = 100%PkPmPfZkZnGGk=Zk Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.7. Xác định phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng  lên máy kéo 3.7.1. Phản lực pháp tuyến khi đứng yênCần xác định Zn0 và Zk0 Lần lượt xét cân bằng mô menđối với điểm 01 và 02 ta sẽ xác định định được:Hệ số phân bố tải trọng trên các cầu k0 + n0 = 1 Lb0102Zk0Zn0GCầu trước:Cầu sau:Khi đứng yên: Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.7.2. Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp mócLbGZkZnPmhmPkPfMfkMfnlm0102Lần lượt xét cân bằng mô menđối với điểm 01 và 02 ta sẽ xác định định được Zk và Zn- Trường hợp  > 0 - Trường hợp  = 0 Đặt Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.7.3. Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp treo1).Khi ở thế vận chuyểnLbbchc0102ZkZnPkMfnMfkGcGPfnPfkLưu ý: Giá trị Zk và Zn tùy thuộc vào độ nâng cao của càyMf = Mfk + Mfn Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.7.3. Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp treo2). Khi ở thế làm việcLbbc0102ZkZnPkMfnMfkGPfnPfkGcRcGc – trọng lượng càyRc – Lực cản càyGiả thiết: Phương của trọng lượng cày Gc đi qua điểm đặt A của lực cản cày Rc LcZcRcAxxA Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Home3.7.3. Phản lực pháp tuyến khi làm việc với máy nông nghiệp treo2). Khi ở thế làm việcLbbc0102ZkZnPkMfnMfkGPfnPfkLcZcxRxRxtgGcRcRHGcRxRxtgARxtg - duy trì sự ăn sâu của càyRx - cản chuyển động liên hợp máy Pk = Pf + Rx Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh HomeLbbcZkZnPkMfnMfkGPflcZcRxRxtgRHTrọng lượng bám là gì? là phần trọng lượng phân bố trên cầu chủ động Gb=Zk Gb = Zk = kG Lực bám P= Zk = kG Điều chỉnh trọng lượng bámTăng G  tăng Zk  tăng P và giảm độ trượt  (tốt)  tăng lực cản lăn Pf = fG , tốn vật liệu (xấu)  Các phương pháp điều chỉnh? - Lắp thêm trọng vật lên cầu chủ động Khi làm việc với máy NN treo: Do đó, nếu điều chỉnh được Zc thì sẽ điều chỉnh được trong lượng bám Zk P càng lớn thì khả năng kéo càng tốt đồng thời độ trượt giảm Vì thế, khi thiết kế chỉ tính trọng lượng tối ưu G phù hợp với điều kiện xác định nào đó. Trong thực tế, khi điều kiện bám xấu đi ta cần phải điều chỉnh cho phù hợpTại sao phải điều chỉnh? Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh Homea) Phương pháp điều chỉnh cơ họcĐiều chỉnh trọng lượng bám thông qua điều chỉnh Zc ?ZkZnMfnMfkGPfZcRHPkCân bằng mô men với tâm 0  Điều chỉnh chiều dài các thanh treo  điều chỉnh tâm quay 0  thay đổi lR, l Z  Zc  Zc Cơ cấu treo là cơ cấu 4 khâu bản lề, tâm quay tực thời là điểm 0 (kéo dài phương hai thanh treo cắt nhau tai 0) Lưu ý: RHlR còn được gọi là mô men ăn sâu của càyRHlZZc0 (tâm quay tức thời)ZklRAB(Hoặc điều chỉnh vị trí các điểm treo A, B)Khâu điều chỉnhưu điểm: kết cấu đơn giảnNhược điểm: Phải dừng máy mới điều chỉnh được Chương 3 . động lực học tổng quát ô tô máy kéo bánh HomeRH0 lRpZklZZclNNĐiều chỉnh trọng lượng bám thông qua điều chỉnh Zc ?b) Phương pháp điều chỉnh thủy lựcLực đẩy thủy lực N = pS S- diện tích đáy pitong Điều chỉnh áp suất p  điều chỉnh Zc  Zk ZkZnMfnMfkGPfZcRHPkNDùng cơ cấu nâng hạ thủy lực tác động vào thanh treo một lực N nhưng vẫn đảm bảo cho cày ăn sau vào đất ưu điểm : có thể điều chỉnh khi máy đang chạyNhược điểm : Kết cấu phức tạp, giá thành chế tạo cao