LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO. Bài 01. Lực và mômen tác dụng lên xe bánh hơi và xe xích

Bài giảng số 01:
Tên bài giảng: LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN

XE BÁNH HƠI VÀ XE XÍCH
A.Ý ĐỊNH HUẤN LUYỆN
I.Mục đích:
Huấn luyện cho học viên nắm được cơ sở về lý thuyết các lực và mômen tác dụng lên xe
trong quá trình chuyển động làm cơ sở cho học tập, nghiên cứu các nội dung khác của các môn
học liên quan đến ôtô xe máy.
II.Yêu cầu:
- Nắm chắc phần lý luận cơ bản.
- Phân tích được các lực tác dụng lên xe máy trong quá trình làm việc
- Biết vận dụng giải các bài toán thực tế đặt ra.
- Biết vận dụng các kiến thức đã học vào nội dung bài học và từ nội dung bài học cho các
bài và môn học tiếp theo.
III.Nội dung:
I.Đường đặc tính tốc độ của động cơ
II.Lực kéo tiếp tuyến
III.Lực bám của bánh xe chủ động
IV.Các lực cản chuyển động
IV.Thời gian:
04 Tiết
V.Phương pháp:
- Diễn giải, kết hợp phân tích giữa tranh vẽ và mô hình.
- Học viên chú ý nghe giảng ghi chép.
VI.Địa điểm:
Giảng đường
VII.Bảo đảm vật chất:
- Tài liệu: Lý thuyết ôtô máy kéo
- Tranh vẽ + học cu

B.NỘI DUNG BÀI GIẢNG:
Buổi giảng số 01:LỰC VÀ MÔMEN TÁC DỤNG LÊN
XE BÁNH HƠI VÀ XE XÍCH
TT
I
1

NỘI DUNG
T.GIAN
Đường đặc tính tốc độ của động cơ
Khái niệm
- Đường đặc tính tốc độ của động cơ là các đồ thị chỉ sự phụ
thuộc của công suất có ích Ne, mômen xoắn có ích Me, tiêu hao
nhiên liệu trong 01 giờ Gt, suất tiêu hao nhiên liệu ge theo số
vòng quay nhiên liệu của trục khuỷu. Có hai loại đường đặc tính
tốc độ:
+ Đường đặc tính tốc độ ngoài (đường đặc tính ngoài): Nhận
được khi thí nghiệm động cơ trên bệ thử ở chế độ cung cấp nhiên
liệu max.
+ Đường đặc tính cục bộ: Bướm ga hoặc thanh răng ở vị trí trung
gian.
Như vậy: Mỗi động cơ sẽ có một đường đặc tính ngoài và vố số
đường đặc tính cục bộ tuỳ theo vị trí của bướm ga hoặc thanh
răng.

Đường đặc tính ngoài của động cơ xăng
a.Không hạn chế số vòng quay
b.Có hạn chế số vòng quay
+ Loại a: Thường sử dụng trên ôtô du lịch, ôtô khách.

+ Loại b: Đường nét đứt đối với động cơ không có bộ phận hạn
chế số vòng quay. Đường nét đậm ứng với động cơ có bộ phận
hạn chế số vòng quay.
- Động cơ xe chủ yếu hoạt động trong vùng nM – nN.
- Khi n tăng  Ne giảm do sự nạp hỗn hợp kém, tăng tổn thất ma
sát, tăng tải trọng gây ra hao mòn nhanh các chi tiết. (học viên tự
nghiên cứu đường đặc tính ngoài theo hình 1-2)
Để xét khả năng tích ứng của động cơ đối với sự tăng tải do các

P.PHÁP


TT

2
a

b

II

1

NỘI DUNG
T.GIAN
ngoại lực tác dụng khi ôtô máy kéo làm việc, người ta đưa ra hệ
số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn và xắc định như sau:
k = Mmax / Mn
k – Hệ số thích ứng của động cơ theo mômen xoắn
Động cơ xăng k = 1,1  1,35

Động cơ Diezel không có phun đậm đặc k = 1,1  1,15
Động cơ Diezel có phun đậm đặc k = 1,1  1,25
Đường đặc tính ngoài.
Bằng thực nghiệm (xây dựng trên bệ thử động cơ)
Động cơ đặt trên ôtô máy kéo sẽ phát ra công suất thấp hơn công
suất động cơ khi đặt trên bệ thử, nên công suất thực tế của động
cơ sẽ bằng công suất cực đại trên bệ thử nhân với hệ số  = 0,8 
0,9
Bằng công thức thực nghiệm (công thức Lây đéc man)
Ne = Nmaxa.ne/nN + b.( ne/nN)2 – c.( ne/nN)3
Trong đó:
Ne, ne: Công suất hữu ích, số vòng quay của trục khuỷu ứng
với một điểm bất kỳ của đồ thị đặc tính ngoài (Kw, v/ph)
Nmax, nN: Công suất cực đại, số vòng quay ứng với công suất
max.
a, b, c: Các hệ số thực nghiệm.
Cho các giá trị ne  tính được Ne  vẽ được đồ thị Ne
=f(ne)
Mômen của động cơ:
Me = (104.Ne)/(1,047.ne) (Nm)
Lực kéo tiếp tuyến
Điều kiện để có lực kéo tiếp tuyến
- Có mômen xoắn ở bánh xe chủ động.
- Có sự tiếp xúc giữa bánh xe chủ động với mặt đường
Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực
Công suất của động cơ được truyền đến bánh xe chủ động
của ôtô máy kéo thông qua HTTL. Khi truyền như vậy, công suất
sẽ bị tổn hao do ma sát nên công suất nhận được ở bánh xe chủ
động sẽ nhỏ hơn công suất do động cơ sinh ra. Công suất ở bánh
xe chủ động thể hiện qua 2 thông số: mômen xoắn và số vòng

quay
Tỷ số truyền của hệ thống truyền lực được xác định theo
công thức:
n

it  e  e
nb  b
it – Tỷ số truyền của HTTL
ne, e – Số vòng quay và tốc độ góc của trục khuỷu

P.PHÁP


TT

NỘI DUNG
T.GIAN
nb, b – Số vòng quay và tốc độ góc của bánh xe chủ động
Trong ôtô máy kéo thì tỷ số truyền của HTTL sẽ bằng tích
số các tỷ số truyền của các cụm chi tiết có trong HTTL và do vậy
có thể tính theo công thức sau:

it = ih.ip.io.ic
2

Hiệu suất của HTTL
Trong quá trình làm việc công suất của động cơ truyền đến bánh
xe chủ động sẽ bị mất mát do ma sát, do sự khuấy dầu và do các
yếu tố khác
Công suất truyền đến bánh xe chủ động sẽ là:

Nk = N e - N t
Nt – Công suất tiêu hao
Hiệu suất của HTTL là tỷ số giữa công suất truyền đến bánh xe
và công suất có ích của động cơ
t 

3

III
1

Nk Ne  Nt
N

1  t
Ne
Ne
Ne

Hiệu suất của HTTL phụ thuộc vào nhiều thông số và phụ thuộc
vào điều kiện làm việc của ôtô máy kéo: chế độ tải trọng, tốc độ
chuyển động, chất lượng trong quá trình chế tạo các chi tiết, độ
nhớt của dầu bôi trơn . . .
Nên : t = l. h. cđ. o. c. x
Do phụ thuộc vào nhiều yếu tố nên hiệu suất thường được lấy
theo thực nghiệm
Ôtô du lịch 0,93
Ôtô tải với TLC 1 cấp 0,89
Ôtô tải với TLC 2 cấp 0,85
Máy kéo 0,88

Mômen xoắn ở bánh xe chủ động và lực kéo tiếp tuyến
Mômen xoắn cở bánh xe chủ động Mk (khi chuyển động ổn định)
được xác định:
Mk = Me .it .t
Mômen xoắn của bánh xe chủ động tác dụng lên mặt đường một
lực P ngược với chiều chuyển động của xe. Nhờ tác dụng tương
hỗ giữa đường và bánh xe nên bánh xe sẽ chịu một lực tác dụng
từ mặt đường có giá trị tương đương với lực P (lực P k) và có cung
chiều chuyển động của xe. Lực P k này được gọi là lực kéo tiếp
tuyến của bánh xe chủ động
Pk = Mk/rK = (Me.ih.ip.ioIc.t)/rK = (Me. ih.ip.ioIc.t)/rb
rk – Bán kính đặt lực Pk
rb - Bán kính làm việc của bánh xe
Lực bám của bánh xe chủ động và hệ số bám
Lực bám và hệ số bám

P.PHÁP


TT

NỘI DUNG
T.GIAN
- Để cho xe chuyển động được thì giữa bánh xe và mặt đường
phải có độ bám nhất định, được đặc trưng bởi hệ số bám
Hệ số bám  là tỷ số giữa lực kéo tiếp tuyến cực đại với tải trọng
thẳng đứng tác dụng lên bánh xe chủ động (G ). Tải trọng thẳng
đứng được gọi là trọng lượng bám
 = PKmax / G
G:Tải trọng thẳng đứng

PKmax: Lực kéo tiếp tuyến max
Lực bám: P =  . Z
Z = G phản lực thẳng góc từ mặt đường
- Điều kiện để xe chuyển động không bị trượt quay:
PKmax  P
Hay:

2
a

b

MKmax / rb   . z
MKmax: Mômen xoắn max truyền tới bánh xe
Nếu ở vùng tiếp xúc của bánh xe với mặt đường có cả phản lực
tiếp tuyến X và phản lực ngang Y thì điều kiện để xe không trượt
là:
 X2 + Y2  P’
với P’ = ’. Z
và ’: Hệ số bám theo hướng véc tơ tổ hợp lực X, Y
 Ta thấy rằng: P luôn tỷ lệ thuận với  và G  vậy muốn sử
dụng hết PKmax thì phải tăng P tức là tăng  và G.
Biện pháp: Dừng lốp có vấu cao để tăng , dùng nhiều cầu chủ
động.
Các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám và giá trị của hệ số bám
Các yếu tố ảnh hưởng
- Áp suất hơi lốp (đồ thị 1 – 4a): Khi tăng Piston thì  tăng sau đó
 giảm   đạt max ứng với p quy định cho từng loại lốp.
- Tốc độ chuyển động của xe (đồ thị 1 – 4b): V tăng   giảm từ
từ.

- Tải trọng thẳng đứng (đồ thị 1 – 4c): z tăng thì  giảm một ít.
- Độ trượt giữa bánh xe và mặt đường (đồ thị 1 – 4d): S tăng 
lúc đầu  tăng; nếu tiếp tục tăng S   giảm
- Chất lượng mặt đường: Đường khô  tăng, đường ướt  giảm
Giá trị hệ số bám
X = P / G (theo phương dọc)
Kết luận: Hệ số bám  có liên quan đến tính chất động lực học
của xe, hiệu quả phanh, tính ổn định khi phanh, tính năng dẫn
hướng . . .

P.PHÁP


TT
IV

1

2

3

NỘI DUNG
T.GIAN
Các lực cản chuyển động (theo sơ đồ hình 1 – 5)
- Xét khi xe chuyển động lên dốc, không ổn định (có gia tốc), có
lực cản kéo moóc
- Ký hiệu trên hình:
G : Trọng lượng toàn bộ của xe
PK : Lực kéo tiếp tuyến

Pf1, Pf2 : Lực cản lăn của bánh xe bị động và bánh xe chủ động
Pw : Lực cản của không khí
PJ : Lực quán tính
Pm : Lực cản moóc kéo
Z1, Z2 : Phản lực pháp tuyến
Mf1, Mf2 : Mômen cản lăn ở bánh xe bị động và chủ động
Lực cản lăn
- Tác dụng song song mặt đường, ngược chiều chuyển động tại
điểm tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường.
- Phát sinh do: biến dạng của lốp và đường, tạo thành vết bánh xe
với đường, ma sát giữa lốp với đường.
Pf = Pf1 + Pf2 = Z1.f1 + Z2.f2
f1, f2 : Hệ số cản lăn của bánh xe trước và sau.
Nếu coi f1 = f2 thì
Pf = (Z1 + Z2)f = f.Gcos
: Góc dốc của đường
Lực cản lên dốc
- Do thành phần Gsin gây ra.
Pi = Gsin
0
- Khi  < 5  i  tg  sin (i là độ dốc)
 Pi = Gsin  Gi
- Khi xe xuống dốc: Pi cùng chiều chuyển động (lực chủ động) 
Lực cản tổng cộng P = Pf  Pi = G.f (cos + sin)  G (f  i) 
G. (dấu “+” khi xe lên dốc; dấu“–” khi xe xuống dốc)
Lực cản không khí
- Do ma sát giữa không khí với xe, áp suất không khí trên bề mặt
tiếp xúc của xe thay đổi tạo thành dòng xoáy sau xe sinh ra lực
cản không khí.
- Lực cản không khí, Fw đặt tại tâm của diện tích cản chính diện,

song song mặt đường, cách mặt đường ở độ cao hw
Pw = K. F. V02
K : hệ số cản không khí, phụ thuộc hình dạng xe, chất lượng bề
mặt, mật độ không khí.
F : diện tích cản chính diện (xác định diện tích xem tài liệu trang
22)
V0 : tốc độ tương đối của xe với không khí

P.PHÁP


TT

4

5

6

NỘI DUNG
T.GIAN
V0 = V  Vg
V, Vg : vận tốc của xe, của gió
- Dấu “+” khi tốc đội của xe và gió ngược chiều, dấu “–” cùng
chiều
Lực quán tính
- Xuất hiện khi xe chuyển động không ổn định (V = const)
- Lực quán tính gồm có các thành phần:
+ Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động tịnh tiến
PJ’

+ Lực quán tính do gia tốc các khối lượng chuyển động quay PJ’’
PJ = PJ’ + PJ’’
(Phần dẫn dắt tính toán học vine tự nghiên cứu trong tài liệu trang
24, 25, 26)
 PJ = i. G. j / g
Lực cản ở moóc kéo
- Xuất hiện khi xe kéo moóc
Pm = n. Q. 
Q : trọng lượng toàn bộ của một moóc kéo
n : số lượng moóc
 : hệ số cản tổng cộng
Điều kiện để cho xe có thể chuyển động
- Xe chuyển động không bị trượt quay khi
Pf  Pi + Pw  PJ + Pm  PK  P
Pi : “+” khi xe lên dốc; “–” khi xe xuống dốc
PJ : “+” khi xe tăng tốc; “–” khi xe giảm tốc

P.PHÁP

C.KẾ HOẠCH CỦNG CỐ BÀI
1.Thế nào là đường đặc tính ngoài? Thế nào là đường đặc tính cục bộ?
2.Nêu các phương pháp xây dựng đường đặc tính ngoài?
3.Xác định tỷ số truyền và hiệu suất của hệ thống truyền lực? Ý nghĩa mômen kéo tiếp
tuyến và lực kéo tiếp tuyến ơ bánh xe chủ động?
4.Ý nghĩa lực bám và hệ số bám? Điều kiện để xe có thể chuyển động?
5.Phân tích các yếu tố ảnh hưởng đến hệ số bám?
6.Nêu và phân tích ý nghĩa của các lực cản chuyển động?


Đã thông qua tổ bộ môn