Ổn định ngang của ô tô khi chuyển động quay vòng

43
TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012)
ỔN ĐỊNH NGANG CỦA Ô TÔ
KHI CHUYỂN ĐỘNG QUAY VÒNG
s. Dương Ngọc Văn, TS. Nguyễn Văn Trà
Khoa Cơ khí Động lực - Trường Cao đẳng Kỹ thuật Cơng nghiệp Bắc Giang
Bộ mơn Ơ tơ - Khoa Động lực - Học viện Kỹ thuật Qn sự
TĨM TẮT
Trong q trình ơ tơ chuyển động quay vòng, sự mất ổn định ngang có thể xảy ra, điều này làm
cho ơ tơ có thể bị lật ngang hoặc trượt ngang. Những tài liệu (lý thuyết ơ tơ; lý thuyết ơ tơ qn sự…)
chỉ nghiên cứu ổn định ngang của ơ tơ khi coi ơ tơ là một vật tuyệt đối cứng chuyển động. Bài báo này
nghiên cứu ảnh hưởng của hệ thống treo, lốp đến ổn định ngang của ơ tơ trong q trình quay vòng.
ABSTRACT
is research is on the aect of the hanging system, tyres to the horizontal stability in the rollover
progress
1. MƠ HÌNH TỐN HỌC Ơ TƠ KHI CHUYỂN
ĐỘNG QUAY VỊNG
Các gi thit ca bài tốn:
- Bài tốn được kho sát trong mặt phẳng thẳng
đứng vng góc với trục dọc xe, các bánh xe cầu
trước, sau được coi là một.
- Kh năng bám ngang ca các bánh xe là như
nhau.
- Ơ tơ chuyển động đều (v= const) và quay vòng
đều (Ω= const, R=const), trên đường nằm ngang
(α = 0) và khơng có mấp mơ (q
i
=0).
- Ơ tơ khơng kéo mooc (P
mk
=0).

- Lực gió bên coi như bằng khơng (P
g
=0).
- Trọng tâm T
i
khi lượng treo và khơng được
treo ca ơ tơ nằm trên mặt phẳng chứa trục dọc ơ
tơ và vng góc với mặt đường.
- Mặt đường đng nhất, hệ s cn mọi điểm là
như nhau.
- B qua sự bin dng bên và sự gim chấn ca lp
- Độ cứng ca hệ thng treo bên phi và bên trái
như nhau (C
2p
=C
2t
)
- Hệ s gim chấn  bên phi và bên trái bằng
nhau (K
2p
= K
2t
)
- Độ cứng ca lp bên phi và bên trái là như
nhau (C
1p
= C
1t
)
- V trí trọng tâm ca khi lượng phần treo và

khơng được treo khơng thay đi trong q trình ơ
tơ chuyển động quay vòng.
Với nhng gi thit trên, có thể s dụng
mơ hình sau để kho sát:
Hình 1:Mơ hình kho sát
F
NGHIÊN CỨU - TRAO ĐỔI
44
TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012)
2. HỆ PHƯƠNG TRÌNH CHUYỂN ĐỘNG
Để thuận lợi cho quá trình tính toán bài
báo này s dụng phương pháp tách riêng khi
lượng treo và không được treo.
Khi tách riêng khi lượng phần treo được
(hình 2;3).
Hình 2: Sơ đ khi lượng phần treo
Hình 3: Sơ khi lượng không treo
Trong đó:
F
C2t
: phn lực ti v trí phần t đàn hi bên trái
F
K2t
: phn lực ti v trí phần t gim chấn bên trái
F
C2p
: phn lực ti v trí phần t đàn hi bên phi
F
K2p
: phn lực ti v trí phần t gim chấn bên phi

2
.
2
ψ

x
j
: mô men quán tính khi lượng phần treo
P
lt2
: lực ly tâm khi lượng phần treo
P: phn lực ti v trí liên kt gia khi lượng treo
và không treo
h
2
: khong cách gia v trí liên kt ca khi lượng
treo và không treo với trọng tâm khi lượng phần
treo
2
ψ
: góc nghiêng ngang ca phần được treo khi
chuyển động quay vòng
F
C1t
: phn lực ti v trí lp bên trái (F
C1t
=R
t
)
F

C1p
: phn lực ti v trí lp bên phi (F
C1p
=R
p
)
1
.
1
ψ

x
j
: mô men quán tính khi lượng phần
không được treo treo
P
lt1
: lực ly tâm khi lượng phần không được treo

1
ψ
: góc nghiêng ngang ca phần không được
treo khi chuyển động quay vòng
h
Y
: khong cách t điểm đặt lực bám ngang Y đn
trọng tâm khi lượng không treo
h
1
: khong cách t v trí liên kt gia khi lượng

treo và không treo với trọng tâm phần không
được treo.
Vit các phương trình cân bằng lực và mô
men cân bằng được hệ phương trình chuyển động
ca ô tô khi quay vòng (1)
Chuyển dch tương đi xác đnh theo sơ
đ (hình 4)
Hình 4: Sơ đ xác đnh chuyển dch tương đi
*n đnh trưt ngang
Sự trượt ngang xy ra khi tha mãn (2).
(2)
( )
( )






















=−−






+−
−






−+
+






−−++
=+++−−−−
=−−−+

=−






−−++
=−++++
=−
0
1
.
12
cos
1
cos.
2
1
.
11
1
cos.
2
2
.
22221
.
1
0

2
sin.
1122221
.
0
12
cos.
1
0
2
.
2
cos.
2
2
.
22222
.
2
0
2
sin
222222
0
2
cos
2
hP
Y
h

p
Y
t
Y
b
tC
F
pC
F
b
pK
F
pC
F
tK
F
tC
F
x
j
P
pC
F
tC
F
pK
F
pC
F
tK

F
tC
FZm
p
Y
t
YP
lt
P
hP
b
tK
F
tC
F
pK
F
pC
F
x
j
P
pK
F
pC
F
tK
F
tC
FZm

P
lt
P
ψψ
ψ
ψψ
ψ
ψψ
ψψ
ψ
ψ











===
===
n
b
C
np
ZC
npC

F
p
Y
n
b
C
nt
ZC
ntC
F
t
Y
ϕψϕϕ
ϕψϕϕ
.
1
.
2
1
.
1
.
1
.
1
.
1
.
1
.

2
1
.
1
.
1
.
1
.
1
NGHIEÂN CÖÙU - TRAO ĐỔI
(1)
45
TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012)
Trong đó, là hệ s bám ngang ca bánh xe
*n đnh lt ngang:
Sự lật ngang ca xe khi chuyển động quay
vòng xy ra khi (3) tha mãn (3)
n
ϕ









====

=
=
n
b
C
nt
ZC
ntC
FY
t
Y
pC
F
p
Y
ϕψϕϕ
.
1
.
2
1
.
1
.
1
.
1
.
1max
0

1
0
3. KHẢO SÁT ỔN ĐỊNH NGANG CỦA XE UAZ- 469
Bng thông s ca xe UAZ- 469
TT TÊN GỌI KÝ HIỆU GIÁ TRỊ
1 Trọng lượng khi lượng phần treo G
2
8KN
2 Trọng lượng khi lượng phần không treo G
1
7.4KN
3 Hệ s đàn hi ca lp C
1
40KN/m
4 Khong cách hai bánh xe b
1
1.8m
5 Hệ s cứng ca phần t đàn hi C
2
15.8KN/m
6 Hệ s cn ca gim chấn K
2
6.2
7 Khong cách đặt hệ thng treo b
2
1.5m
8 Chiều cao trọng tâm khi lượng phần treo h
Y
0.6m
9 Khong cách t v trí đặt hệ thng treo tới trọng tâm khi

lượng phần được treo
h
2
0.4m
10 Khong cách t v trí đặt hệ thng treo tới trọng tâm khi
lượng phần không được treo
h
1
0.3m
11 Mô men quán tính phần được treo j
x2
0.22KNm
12 Mô men quán tính phần không được treo J
x1
0.2KNm
13 Hệ s bám ngang 0.8
14 Vận tc cực đi v
max
80 km/h
15 Bán kính quay vòng nh nhất R
min
6.7m
n
ϕ
F
NGHIEÂN CÖÙU - TRAO ĐỔI
46
TẠP CHÍ CƠ KHÍ VIỆT NAM v Số 03 (Tháng 3 năm 2012)
Mi quan hệ gia bán kính quay vòng và vận tc trượt lật được thể hiện thông qua đ th sau:
Đ th biểu din mi quan hệ gia v

t
;v
l

và R ch ra rằng khi tăng độ cứng ca hệ thng
treo (nhíp, lò xo) vận tc giới hn trượt (v
t
) và vân
tc giới hn lật (v
l
) tăng lên. Hiện tượng lật xy
ra trước hiện tượng trượt, điều này là do khi tính
toán đã b qua bin dng bên ca lp, sự cn gim
chấn ca lp…
4. KẾT LUẬN
Bằng phương pháp tách ô tô thành khi
lượng phần treo và không treo, t đó, lập hệ
phương trình vi phân để tính toán. Kt qu thu
được mi quan hệ gia vận tc trượt (v
t
) và vận
tc lật (v
l
) với bán kính quay vòng (R). Kt qu này
cho thấy sự khác biệt với phương pháp khi tính
toán mà coi xe là một vật cứng tuyệt đi chuyển
động.
Tuy nhiên, bài toán mới áp dụng cho mô
hình phẳng, b qua nh hưng ca sự bin dng
bên ca lp, sự cn gim chấn ca lp, chưa kể

đn nh hưng ca gió bên… Đây là nhng vấn
đề cần được nghiên cứu tip. v
Tài liệu tham khảo:
[1]. Nguyn Hu Cn, Dư Quc nh, Phm
Minh ái, Nguyn Văn Tài, Lê  Vàng (2005),
Lý thuyt ô tô máy kéo, NXB. Khoa học Kỹ thuật,
Hà Nội.
[2]. Nguyn Phúc Hiểu (2001), Tính năng thông
qua ca ô tô, NXB. Quân đội Nhân dân, Hà Nội.
[3]. Vũ Đức Lập (1994), Dao động ô tô, Học viện
Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[4]. Vũ Đức Lập (2004), S tay tra cứu tính năng
kỹ thuật ô tô, Học viện Kỹ thuật Quân sự, Hà Nội.
[5]. Nguyn Khắc Trai (1997), Tính điều khiển và
quỹ đo chuyển động ca ô tô, NXB. Giao thông
Vận ti, Hà Nội.
[6]. US. Department of transportation, Vehicle
Dynamic Stability and Rollover, june 1992
Hình 5: Đ th quan hệ gia v
t
;v
l
và R
NGHIEÂN CÖÙU - TRAO ĐỔI