Du lịch sinh thái Chương 2

Chương 2 Sự chuyển động của ô tô trên đường

9
CHƯƠNG 2
SỰ CHUYỂN ĐỘNG CỦA Ô TÔ TRÊN ĐƯỜNG

2.1 Các lực tác dụng lên ô tô khi xe chạy.
Trong khi chuyển động, xe chịu các lực cản khác nhau: lực cản lăn, lực cản không khí,
lực cản quán tính và lực cản leo dốc.
2.1.1 Lực cản lăn
Lực cản là do sự biến dạng của lốp xe và mặt đường khi bánh xe tác dụng lên mặt
đường và do mặt đường không bằng phẳng gây ra.
Khi xe chạy trên đường, mặt đường tương đối cứng, không bị lún lầy, thì lực c
ản tỷ lệ
với trọng lượng xe.

GfP
f
=
(daN) (2.1)
P
f
lực cản lăn (daN)
G tải trọng tác dụng trên bánh xe (daN)

()
hkmkhiVVxf
hkmkhiVf
f
/60105.41
/60

25
0
0
≥+
<
=
−
hệ số lực cản lăn (2.2)
Hệ số lực cản lăn phụ thuộc vào độ cứng của lốp xe (cấu tạo và áp suất không khí
trong lốp xe, lốp xe càng cứng thì f càng nhỏ) và phụ thuộc vào loại mặt đường (độ bằng
phẳng và độ cứng của mặt đường, mặt đường càng bằng phẳng, càng cứng thì f càng
nhỏ). Ngoài ra hệ số f còn phụ thuộc vào tốc độ xe ch
ạy, tốc độ xe chạy tăng thì f cũng
tăng. Tuy nhiên, khi tốc độ
hkmV /60≤
thì f thay đổi ít, khi đó f chỉ phụ thuộc vào loại
mặt đường và tình trạng mặt đường (kí hiệu f
0
).
Bảng 2-1 hệ số lực cản lăn
Loại mặt đường f
0

Bê tông xi măng và bê tông nhựa
- Ở trạng thái tốt
- Ở trạng thái bình thường

0.014-:-0.018
0.018-:-0.022
Mặt đường nhựa bằng phẳng 0.02-:-0.025

Đá dăm, cấp phối đá dăm còn tốt 0.03-:-0.040
Đá lát 0.035-:-0.045
Đường đất
- Chặt, khô và bằng phẳng
- Ẩm ướt và không bằng phẳng

0.030-:-0.060
0.070-:-0.15
Đường cát
- Khô
- Ẩm

0.15-:-0.30
0.08-:-0.10
Khi vận tốc xe chạy trong khoảng
hkmVhkm /150/60 ≤≤
thì hệ số lực cản lăn là f
v

( )
25
0
105.41 Vxfff
v
+==

f
0
hệ số lực cản lăn khi
hkmV /60≤

Chương 2 Sự chuyển động của ô tô trên đường

10
V vận tốc xe chạy (km/h)
2.1.2 Lực cản không khí
Lực cản không khí khi xe chuyển động do những nhân tố sau gây nên
- Áp lực của không khí đối với mặt trước của thân xe.
- Lực ma sát của không khí đối với mặt ngoài thân xe.
- Lực hút chân không hình thành sau thân xe.
Lực cản không khí phụ thuộc vào tốc độ xe chạy, mật độ của không khí, hình dạng và
độ trơn của bề mặt thân xe.

13
6.3
2
2
2
2
V
KF
V
KFFvcP
w
===
ρ
(N) (2.3)

ρ
cK =

hệ sộ lực cản không khí
c là hệ số không thứ nguyên phụ thuộc vào hình dạng và độ trơn bề mặt
thân xe.

( )
42
/125.10 mNs=
ρ
mật độ không khí ở độ cao mực nước biển
F diện tích cản không khí, tuỳ thuộc vào loại xe chạy
Xe con hiện đại F=0.8BH (m
2
)
Xe buýt và xe tải F=0.9BH (m
2
)
B, H chiều rộng và chiều cao lớn nhất của thân xe.
v Vận tốc xe chạy (m/s).
V Vận tốc xe chạy (Km/h) so với môi trường không khí.
V = V
xe
- V
kk
Khi xe chạy xuôi gió.
V = V
xe
+ V
kk
Khi xe chạy ngược gió.
Bảng 2-2 Diện tích xe, hệ số lực cản không khí

Loại xe F (m
2
) K (Ns
2
/m
4
)
Xe tải nặng
Xe tải vừa
Xe buýt
Xe con
Xe đua
6.0
3.0-:-4.0
4.5-:-7.0
1.4-:-2.6
1.0-:-1.5
0.64-:-0.74
0.54-:-0.69
0.24-:-0.49
0.15-:-0.29
0.10-:-0.15
2.1.3 Lực cản quán tính
Khi xe chuyển động (xe chuyển động tịnh tuyến, các bộ phận trong xe chuyển động
quay) có gia tốc (tăng hoặc giảm tốc) phải chịu lực cản quán tính tác dụng (cản lại chuyển
động khi xe tăng tốc và thúc đẩy chuyển động khi xe hãm phanh giảm tốc độ).

δδ
dt
dv

g
G
dt
dv
mP
j
==
(2.4)
m Khối lượng xe (kg)
G Trọng lượng của xe (daN)
g gia tốc trọng trường (m/s
2
)

dt
dv
gia tốc chuyển động tịnh tiến
Chương 2 Sự chuyển động của ô tô trên đường

11

δ
hệ số xét đến lực cản quán tinh của các bộ phận chuyển động quay

2
04.1
k
ni
+=
δ

05.003.0 ÷=n
đối với xe con

07.005.0 ÷=n
đối với xe tải
i
k
tỷ số truyền động của hộp số.
2.1.4 Lực cản leo dốc
Vì độ dốc của đường rất nhỏ nên góc α nhỏ.

iGP
l
h
GGtgGP
i
i
.
sin
=
=≈=
αα
(2.5)
G
s
i
n
G

c
o
s
G
h
l

Hình 2-1

2.1.5 Lực cản trên đường
Lực cản leo dốc và lực cản quán tính không luôn luôn có (trừ khi leo dốc hoặc thay
đổi tốc độ). Lực cản lăn và lực cản không khí luôn có khi xe chạy. Do đó, tổng hai lực
cản này còn có tên là lực cản trên đường.
Xe con và xe tải nhẹ
2
000625.0000073.000453.0 CFVGVGP ++=
ñ
(2.6)
Xe tải
2
0004756.00000653.000345.0 CFVGVGP ++=
ñ
(2.7)
2.2 Phương trình chuyển động của ô tô và biểu đồ nhân tố động lực
2.2.1 Quá trình sinh ra lực kéo.

η
0
iiMM
kdck

=
(2.8)
Bảng 2-3
η

Loại xe
0,90 Xe tải hai trục
0,80 Xe tải 3 trục
0,92 Xe con
2.2.2 Nhân tố động lực

G
PF
D
wk
−
=
(2.9)
F
k
lực kéo
P
w
lực cản không khí
Chương 2 Sự chuyển động của ô tô trên đường

12
D
V
(km/h)

0
V
1
D1
V
2
D2

Hình 2-2

2.3 Sức bám bánh xe với mặt đường

dt
dv
g
if
G
PF
D
v
wk
.
δ
+±=
−
=
(2.10)
f
v
hệ số lực cản lăn

i độ dốc dọc (+ lên dốc, - xuống dốc)
- Nếu
0=
dt
dv
, xe chuyển động đều
-
0≠
dt
dv
, xe chuyển động nhanh hoặc chậm dần đều
- Điều kiện để xe chuyển động D > 0
2.4 Tầm nhìn xe chạy
Chiều dài tầm nhìn được tính từ ánh mắt của người lái xe có vị trí được qui định:
- Cao 1m tính từ mặt phần xe chạy.
- Cách mép phần xe chạy bên tay phải 1.5m
Vật chướng ngại trong tính toán chiều dài tầm nhìn được qui định, khi là vật tĩnh có
chiều cao 0.10m trên mặt đường, khi là xe chạy ngu
ợc chiều có chiều cao 1.2m
2.4.1 Các loại tầm nhìn
Tầm nhìn dọc theo đường
- Tầm nhìn ban ngày.
- Tầm nhìn ban đêm: là khoảng cách mà người lái xe nhìn thấy được nhờ vào góc
chiếu sáng của đèn ô tô.
Tầm nhìn bên: là khoảng không gian dọc hai bên đường để người lái xe quan sát được
rõ. Tầm nhìn bên được xét đến cho các đoạn đường có thể có người hoặc súc vật từ
đường bên đi vào đường ô tô và được qui định.
- Tầm nhìn bên 25m đối với đường c
ấp I và II.
- Tầm nhìn bên 15m đối với đường cấp khác.

2.4.2 Mục đích tính tầm nhìn xe chạy
Trị số tầm nhìn xe chạy dùng để xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lồi
và xác định bán kính nhỏ nhất của đường cong đứng lõm đảo bảo tầm nhìn về ban đêm.
Chương 2 Sự chuyển động của ô tô trên đường

13
Dựa vào tầm nhìn xe chạy yêu cầu xác định được phạm vi phải dỡ bỏ chướng ngại vật
hoặc phải cắt gọt mái dốc nền đường đào ở phía bụng đường cong bằng (đường cong trên
bình đồ) hay ở nút giao thông. Các chướng ngại vật phải dỡ bỏ để có chiều cao thấp hơn
0.3m so với tầm nhìn người lái xe (cao hơn mặt đường 1m (1,2m))
2.4.3 Các sơ đồ tầm nhìn
a. Tầ
m nhìn hãm xe
Là đoạn đường đủ để người lái xe nhìn thấy chướng ngại vật cố định có chiều cao
0.1m, sau đó thực hiện hãm phanh và dừng xe cách vật cản một đoạn an toàn (l
at
= 5m).
tầm nhìn trước chướng ngại vật cố định được xét cho mọi tuyến đường có dải phân
cách hướng xe chạy được chọn để tính toán các yếu tố của tuyến đường trên bình đồ và
trắc dọc.
t
123
lll
S


()
at
vd
athxlt

l
if
kVV
lSvlllS +
±+
+=++=++=
ϕ
2546.3
2
321
(m)
trong đó
l
1
là quãng đường xe chuyển động ứng với thời gian phản ứng tâm lí
l
2
chiều dài đoạn hãm phanh (m)
l
3
chiều dài đoạn an toàn (m)
S
h
chiều dài đoạn đường thực hiện hãm phanh
v vận tốc xe chạy (m/s)
V vận tốc xe chạy (Km/h)
k là hệ số xét đến hiệu quả của bộ phận hãm phanh (
2,1=k
xe con,
4,1:3,1 −−=k

xe
tải và xe buýt)

d
ϕ
hệ số bám theo phương dọc
Bảng 2-4 hệ số bám
Tình trạng áo đường
Giá trị
d
ϕ

Nhám và khô 0.7 và lớn hơn
Ít nhám và khô 0.6
Ẩm ướt 0.5
Có bùn 0.2-:-0.3
f
v
hệ số lực cản lăn
i độ dốc ở đoạn xe thực hiện hãm phanh. i lấy dấu (+) khi xe lên dốc và dấu (–)
khi xe xuống dốc.
l
at
là khoảng cách an toàn lấy l
at
= 5m
Ghi chú: tầm nhìn S
1
được làm tròn đến bội số của 5