Tải bản đầy đủ

CHƯƠNG 11 DAO ĐỘNG Ô TÔ MÁY KÉO

Chơng 11
dao động ô tô máy kéo

11.1. Khái niệm và các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động
1) Khái niệm về tính êm dịu chuyển động

Tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo , hiểu một cách khái quát, là khả năng
tự dập tắt lực va đập và rung động khi va chạm vào ch ớng ngại vật hoặc chuyển động
trên đờng không bằng phẳng. Đó là một tính chất quan trọng vì nó ảnh h ởng đến sức
khỏe của ngời lái và hành khách, đến độ bền của xe, đến chất l ợng công việc, năng
suất và tính kinh tế của các liên hợp ô tô, máy kéo .
Tính êm dị chuyển động phụ thuộc vào tính chất và cờng độ của các lực kích thích,
đặc điểm cấu tạo của xe (nhất là hệ thống treo) và cuối cùng là phụ thuộc vào trình độ
nghề nghiẹep của ngời lái.
Các lực kích thích phát sinh do nhiều nguyên nhân khác nhau và có thể chia
thành hai nhóm:
Các lực kích thích bên trong là các lực rung của máy do các chi tiết không cân
bằng, quay không đều và do sự chuyển động không đều của các dòng khí nạp và khí
xả của động cơ . Các lực này có tần số lớn (trên 150 Hz), ít ảnh h ởng trực tiếp đến ngời lái và hành khách, do đó khi nghiên cứu dao động của xe th ờng không cần tính đến
lực rung.
Các lực kích thích bên ngoài bao gồm: các lực va đập của bánh xe vàovật chớng

ngại , các lực quán tính xuất hiện do chuyển động trên đờng không bằng phẳng hoặc do s
thay đổi lực cản kéo (đối với máy kéo ). Các lực này thờng có tần số thấp và gây ảnh hởng
mạnh đến tính êm dịu của ô tô máy kéo.
2) Các chỉ tiêu đánh giá tính êm dịu chuyển động

Các bộ phận trên cơ thể con ngời có thể cảm nhận đợc những dao động cơ học có
dải tần và biên độ nhất định nào đó. Tuỳ theo tính chất dao động, con ng ời có thể cảm
thấy bình thờng, khó chịu, mất bình tĩnh, hoảng loạn thần kinh hoặc có thể sinh ra mệt
mỏi, ốm đau.
Các dao động đợc đặc trng bởi các thông số: tần số, biên độ, tốc độ, gia tốc và cờng độ thay đổi gia tốc. Tuỳ thuộc vào tần số dao động, mức độ ảnh h ởng của các
thông số đó đến cơ thể con ngời cũng khác nhau: ở tần số khoảng 5 Hz cảm giác của
con ngời phụ thuộc chủ yếu vào gia tốc, với dải tần 5 40 Hz chủ yếu phụ thuộc vào
tốc độ, còn ở những tần số lớn hơn 40 Hz chủ yếu là phụ thuộc vào biên độ dao động.
Do những lý do trên, để đánh giá tính êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo th ờng ngời ta sử dụng các chỉ tiêu là : tần số dao động thích hợp, gia tốc thích hợp và
thời gian tác động của gia tốc.
Ô tô máy kéo làm việc trong những điều kiện rất phức tạp với vùng tần số dao
động rất rộng, có cả tần số thấp và tần số cao. Do đó tất cả các thông số dao động, ít
nhiều cũng gây ảnh hởng đến ngời lái và hành khách. Tuy nhiên vùng tần số thấp gây
ảnh hởng mạnh nhất.
a) Tần số dao động thích hợp

Con ngời vốn sớm quen với nhịp bớc của mình từ thuở nhỏ. Mỗi bớc đi đợc xem
nh là một dao động. Tuỳ theo thói quen và dáng vóc của mỗi ngời, tần số đi bộ bình thờng có thể khác nhau và nằm trong khoảng 60 85 bớc trong một phút (khoảng 4
km/h), có nghĩa là thực hiện dao động với tần số 60 85 lần/phút. Đó cũng là dải tần

155


số dao động mà con ngời cảm thấy thoải mái.
Do vậy, tần số dao động thích hợp của ô tô máy kéo cần phải nằm trong dải tần
phù hợp với tần số của ngời đi bộ bình thờng.
Những ô tô máy kéo đợc đánh giá là có tính êm dịu chuyển động tốt, nếu đảm
bảo đợc những dao động phát sinh khi chuyển động trên mọi địa hình có tần số bằng
tần số thích hợp .
Trong thực tế, khi thiết kế ô tô thờng chọn giá trị tần số dao động thích hợp
khoảng 60 85 lần/phút đối với ô tô du lịch và 85 120 lần/phút đối với ô tô tải.
b) Gia tốc thích hợp

Nh trên đã phân tích, các lực kích thích ngoài là yếu tố gây ảnh h ởng quyết định
đến tính chất êm dịu chuyển động của ô tô máy kéo , mà các lực này có tần số thấp

nên gia tốc và cờng độ thay đổi gia tốc là các thông số ảnh h ởng chính đến cơ thể con
ngời. Chỉ tiêu gia tốc thích hợp cũng là một chỉ tiêu quan trọng dùng để đánh gía tính
êm dịu chuyển động .
Chỉ tiêu gia tốc đợc xác định theo giá trị của gia tốc thẳng đứng của dao động và
số lần va đập do độ mâps mô mặt đờng gây ra trên 1 km đờng chạy ( Hình 11.1).

j, m/s2
8
7

Hình 11.1
Đồ thị đặc trng mức
êm dịu chuyển động
của ô tô

rât xấu

6
5

xấu

4
3

trung bình

2

tốt

1
0

rất tốt
5

11

15

20

25

30

i , lần/km

Muốn đánh giá một xe có tính êm dịu chuyển động hay không , ngời ta cho xe
chạy trêm một đoạn đờng nhất định kết hợp đo số lần va đập i tính trung bình trên 1
km đờng và gia tốc thẳng đứng j của xe tơng ứng. Dựa vào hai thông số đó, ngời ta so
với đồ thị chuẩn xem xe thí nghiệm đạt đợc độ êm dịu chuyển động ở thang bậc nào.
Ưu điểm của phơng pháp này là đơn giản, cho kết quả nhanh, tuy nhiên ch a thật chính
xác vì cha tính đến thời gian tác động của gia tốc thảng đứng j.
c) Thời gian tác động của gia tốc

Khi ngồi trên ô tô, đặc biệt là đối với ngời lái, dao động sẽ làm cho ngời mệt mỏi
dẫn đến giảm năng suất làm việc hoặc ảnh hởng lâu dài đến sức khoẻ.
Các thí nghiệm kéo dài 8 giờ liền cho thấy nhậy cảm hơn cả đối với ngời là dải
tần 48 Hz. Trong dải tần này các giá trị cho phép của toàn phơng gia tốc nh sau:
Dễ chịu
:
0,1 m/s 2 ;
Gây mệt mỏi
:
0,315 m/s 2 ;
Gây ảnh hởng tới sức khoẻ :
0,63 m/s 2 .
11.2. Một số khái niệm và sơ đồ dao động tơng đơng của ô tô máy kéo
1) Dao động của ô tô trong mặt phẳng toạ độ

156


Hệ dao động của ô tô máy kéo khi chuyển động là hệ nhiều bậc tự do rất phức
tạp với tối đa là 6 bậc tự do (hình 11.2), bao gồm: các dao động tịnh tiến theo các ph ơng XX, YY, ZZ và các dao động quay xung quanh các trục XX, YY và ZZ.
Tất cả các dao động trên đều ảnh hởng đến con ngời, song mức độ ảnh hởng có
khác nhau . Các kết quả thí nghiệm cho thấy các dao động trong mặt phẳng dọc X0Z
gây ảnh hởng mạnh đến con ngời, còn các dao động trong các mặt phẳng khác là
không đáng kể, có thể bỏ qua .

Z
Y

X

X

v

Hình 11.2
Hệ trục toạ độ nghiên
cứu hệ dao động không
gian của ô tô
( 0 là trọng tâm của xe)

0
Y
Z
2) Khái niệm về khối lợng đợc treo và khối lợng không đợc treo

Để nghiên cứu dao động của ô tô, ngời ta chia khối lợng xe thành hai phần: khối
lợng đợc treo M và khối lợng không đợc treo m.

v

a) Khối lợng đợc treo

Khối lơng đợc treo M bao gồm những cụm,
chi tiết mà trọng lợng của chúng tác động lên hệ
thống treo nh thùng xe, ca bin, động cơ và một số chi
tiết của hệ thống treo. Các cụm và chi tiết này có thể
đợc nối với nhau bằng các đệm đàn hồi và bản thân
chúng không phải cứng tuyết đối nên cũng có sự
biến dạng nhất định.
Để đơn giản hoá ta sử dụng mô hình tơng đơng
với giả thiết khối lợng đợc treo đợc xem nh một vật
thể đồng nhất, cứng hoàn toàn, đợc biểu diễn nh một
thanh AB (Hình 11.3) có khối lợng tập trung tại
điểm T. Các điểm A, B tơng ứng với vị trí cầu trớc và
cầu sau của xe. Khối lợng của xe đợc phân bố trên
cầu trớc và cầu sau là M1 và M2 .

A(M1)

T(M)

a

B(M2)

b
L

Hình 11.3. Mô hình hoá

khối lượng được treo

b) Khối lợng không đợc treo

Khối lợng không đợc treo m bao gồm các cụm, chi
tiết mà trọng lợng của chúng không tác dộng lên hệ thống
treo. Đó là các cầu, hệ thống di động và một phần các
đăng. Cũng giả thiết tơng tự nh phần khối lợng đợc treo,
ta bỏ qua biến dạng đàn hồi ở các chỗ nối và xem nh phần
khối lợng không đợc treo là một vật thể đồng nhất, có
khối lợng tập trung m đật tại tâm hình học của bánh xe
(hình 11.4). Sự biến dạng đàn hồi của lốp đợc đặc trựng
bới hệ số cứng C l .

m
C
L

Hình 11.4. Mô hình hoá

khối lượng không được treo
157


c) Hệ số khối lợng

Tỷ số giữa khối lợng đợc treo M và khối lợng không đợc treo m đợc gọi là hệ số
khối lợng :

(11.1)
=
m
Hệ số khối lợng có ảnh hởng lớn đến tính êm dịu chuyển động của ô tô máy
kéo . Giảm khối lợng không đợc treo sẽ giảm đợc lực va đập truyền lên khung vỏ, còn
tăng khối lợng đợc treo sẽ giảm đợc dao động của khung vỏ. Cho nên trong thiết kế ô
tô, có xu hớng tăng hệ số khối lợng , mà trớc hết là giảm khối lợng không đợc treo.
Thông thờng chọn = 6,5 7,5 đối với xe du lịch
1 (nối với
và = 4 5 đối với xe vận tải.
khung)

d) Hệ thống treo

Hệ thống treo dùng để liên kết phần khung vỏ
(khối lợng đợc treo) với các cầu xe (khối lợng không đợc treo).
Trong sơ đồ dao động tơng đơng của ô tô, ta có thể
biểu diễn hệ thống treo nh là một lò xo có hệ số cứng C L
kết hợp với một bộ phận giảm chấn có hệ số cản K
(Hình 11.5). Điểm 1 đợc nối với khung, còn điểm 2 đợc
đặt lên cầu xe
3) Sơ đồ dao động tơng đơng của ô tô máy kéo

K

CL

2

(nối với cầu)

Hình 11.5. Sơ đồ tương đương
của hệ thống treo

a) Sơ đồ dao động của ô tô

Với những khái niệm trên, ta có thể biểu diễn hệ dao động ô tô hai cầu bởi sơ đồ
dao động tơng đơng nh hình 11.6 (không tính đến giảm chấn của lốp).
Trong đó:
M khối lợng đợc treo của toàn xe;
B
v
T (M)
A (M )
1
M1, M2khối lợng đợc treo phân ra cầu tr(M )
2
ớc và cầu sau;
m1, m2khối lợng khôngđợc treo phân ra
cầu trớc và cầu sau;
C
C
K
C1, C2 hệ số cứng của thành phần đàn hồi
K
2
1
2
1
của hệ thống treo cầu trớc và cầu sau;
C1, C 2 hệ số cứng của lốp trớc và lốp
m1
m2
sau;
C
C
K1, K2 hệ số cản của bộ phận giảm chấn
2
của cầu trớc và cầu sau.
1
b) Sơ đồ dao động của máy kéo

a

b

L

ở máy kéo bánh bơm, cầu sau thờng
liền với thân máy và không có hệ thống
Hình 11.7. Sơ đồ dao động tư
treo. Việc dập tắt các dao động chỉ nhờ lực
ơng đương của ô tô hai cầu
đàn hồi của lốp . Sơ đồ dao động tơng đơng
thể hiện trên hình 11.8.
Đối với máy kéo xích, tuỳ thuộc vào loại cơ cấu treo sẽ có sơ đồ dao động khác
nhau . Trên hình 11.9 là sơ đồ dao động tơng đơng của máy kéo xích có hệ thống treo
cân ằng (điều hoà).
158


A (M )

T (M)

B (M )
2

1

C1
B (M2)

T (M)

A (M1)

m

1

CL2

KL2

a

b

K1

CL1
a

b

L

KL1

L

Hình 11.8. Sơ đồ dao động tương đương của máy kéo bánh bơm
B (M )
2

B

T(M)

A (M )

T (M)

1

A

C2

L

C1

K2

K1

L

Hình 11.9. Sơ đồ dao động tương đương của máy kéo xích
11.3. Phơng trình dao động của ô tô
Phơng trình dao động của ô tô rất phức tạp, phụ thuộc vào kết cấu và điều kiện
chuyển động . ở đây ta chỉ xem xét một số trờng hợp đơn giản.
1) Phơng trình dao động tự do

tô.

Trớc hết ta xét trờng hợp đơn giản (hình 11.10) với những giả thiết sau:
Cha để ý tới lực kích động do độ mấp mô của mặt đờng gây ra;
Cha để ý đến khối lợng không đợc treo;
Cha để ý đến lực cản của bộ phận giảm chấn và các lực cản chuyển động của ô

Với giả thiết trên, dao động của ô tô đợc coi nh dao động của thanh AB đặt trên
hai gối tựa đàn hồi tơng ứng với cầu trớc và cầu sau. Hệ số cứng thu gọn của hẹ thống
treo và lốp đợc ký hiệu là C 1 (cầu trớc) và C 2 (cầu sau). Khối lợng đợc treo M đợc tập
trung tại tâm T cách cầu trớc và cầu sau tơng ứng là a và b
Khi có lực kích thích, đoạn AB chuyển động tới vị trí A 1B 1 gồm hai chuyển động
thành phần:
Chuyển động tịnh tiến của thanh AB từ vị trí AB đến AB với độ dịch chuyển
159


là z do lực quán tính M z ;
Chuyển động quay quanh trục Y (xem hình 11.2) đi qua trọng tâm T với một
góc , do đó làm cho thanh AB chuyển từ AB đến A 1B 1.

v

B

A

z1

T

A
1
A

B

z



1

z2

B

M

C2z2

C1z1

a

b
L

Hình 11.10. Sơ đồ dao động đơn giảm của ô tô
Phơng trình chuyển vị
Từ sơ đồ tính toán ta xác định đợc chuyển vị của điểm A và B :
z 1 = z atg z a
z 2 = z + btg z + b
(11.2)
Góc quá nhỏ nên tg .
Hệ phơng trình dao động của khối lợng đợc treo

Khối lợng đợc treo thực hiện chuyển động thẳng đứng với gia tốc
d2z
dt 2
và chuyển động quay quanh trọng tâm T với gia tốc góc
z =

2
= d 2

dt

Xét sự cân bằng lực và mô men ta nhận đợc hệ phơng trình :

Mz + C1 z1 + C 2 z 2 = 0

M 2 = C1 z1a C 2 z 2 b

(11.3)

M khối lợng đợc treo của cả xe;
bán kính quán tính của khối lợng đợc treo lấy đối với trục Y đi qua trọng
tâm T.
Lấy đạo hàm cấp hai phơng trình (11.2) theo thời gian t ta nhận đợc :

z1 = z a

z2 = z + b

(11.4)

Từ phơng trình (11.3) ta có:
160


1

(C1 z1 + C 2 z 2 )
M


1
=
(C1 z1 a C 2 z 2 b)

M 2
z =

(11.5)

Thay các giá trị z và từ (11.5) vào (11.4) ta nhận đợc :

1
a

(C1 z1 + C 2 z 2 )
(C1 z1a C 2 z 2 b)
2
M
M


1
b
z2 = (C1 z1 + C 2 z 2 ) +
(C1 z1 a C 2 z 2 b)
2

M
M
z1 =

Sau khi khai triển và rút gọn ta đợc hệ phơng trình:


a2
ab
) + C 2 z 2 (1 2 ) = 0
2




b2
ab
Mz2 + C 2 z 2 (1+ 2 ) + C1 z1 (1 2 ) = 0



Mz1 + C1 z1 (1+

(11.6)

Từ hệ phơng trình (11.6) ta lần lợt thay z 2 từ phơng trình thứ nhất vào phơng
trình thứ hai, và z 1 từ phơng trình thứ hai vào phơng trình thứ nhất và rút gọn lại ta đợc


C1 L2
ab 2
z1 + 2 2 .z2 +
.z1 = 0
2
2
+b
M ( +b )


C 2 L2
ab 2
z2 + 2 2 .z1 +
.z 2 = 0
2
2

+a
M ( + a )


(11.7)

Từ hệ phơng trình (11.7) ta thấy dao động của hai vị trí A và B , t ơng ứng với
với dao động của các khối lợng đợc treo phân ra cầu trớc và cầu sau, có ảnh hởng lẫn
nhau.
Hệ số liên kết là thông số đặc trng cho sự ảnh hởng qua lại giữa dao động của
cầu trớc và cầu sau, và đợc xác định theo các công thức tơng ứng sau đây:

ab 2
à1 = 2 2
+b

ab 2
à2 = 2 2
+ a

(11.8)

Để tăng tính êm dịu chuyển động, ta mong muốn dao động của cầu tr ớc và cầu
sau phải độc lập với nhau.
Điều kiện đảm bảo cho các cầu dao động độc lập với nhau:
à 1 = à2 = 0 ,
tức là :
2 = ab
(11.9)
Trong thực tế , điều kiện (11.9) không xẩy ra, nghĩa là à1 à 2 0 và do đó
2 0 . Khi đó bán kính quán tính đợc xác định theo biểu thức:
2 =ab
(11.10)
hệ số phân bố khối lợng.
ở các ô tô hiên nay = 0,8 1,2. Hệ số này ảnh hởng lớn đến dao động của xe.
Khi =1 thì dao động của các cầu là độc lập với nhau.
161


Tần số dao động riêng của cầu trớc và cầu sau

Tần số dao động riêng của các phần khối lợng đợc treo phân ra cầu trớc và cầu
sau đợc xác định theo biểu thức:



M ( + b )

C 2 L2

2
2 =
2
2
M ( + a )

=
2
1

C1 L2
2

2

(11.11)

trong đó: 1 tần số dao động của khối lợng đợc treo tại điểm A khi điểm
B cố định;
2 tần số dao động của khối lợng đợc treo tại điểm B khi điểm
A cố định.
Thay các hệ số liên kết à1, à 2 (11.8) và các tần số dao động riêng
1 , 2 (11.11) vào hệ phơng trình (11.7) ta nhận đợc hệ phơng trình :
z 1 + à.1 z 2 + 2z1 = 0
z 2 + à2 z 1 + 2z2 = 0

(11.12)

Nghiệm tổng quát của hệ phơng trình vi phân (11.12) có dạng:
z 1 = A1.sin1t + B 1.cos2t
z 2 = A2.sin2t + B 2.cos2t
(11.13)
1 , 2 tần số dao động liên kết;
A1, B 1 , A2 và B 2 các hằng số.
Phơng trình đặc tính của hệ phơng trình (11.12) là phơng trình trùng phơng có

trong đó:

dạng:

4
sau:

12 + 22 2
12 22
. +
= 0
1 à 1à 2
1 à 1à 2

(11.14)

Giải phơng trình (11.14) ta đợc biểu thức xác định tần số dao động liên kết nh

22

[
[

1
( 12 + 22 ) +
2(1 à 1à 2 )
1
=
( 12 + 22 )
2(1 à 1à 2 )

12 =

( 12 22 ) 2 + 4. à 1à 2 12 22
( 12



22 ) 2

+

4. à 1à 2 12 22

]
]

(11.15)

Biểu thức trên cho thấy dao động của ô tô là rất phức tạp gồm hai dao động điều
hoà có tần số dao động liên kết 1, 2.. Tần số dao động liên kết phụ thuộc vào nhiều
yếu tố mà trớc hết là phụ thuộc vào các thông số cấu tạo của xe nh khối lợng đợc treo,
toạ độ trọng tâm và mô men quán tính của phần đợc treo, độ cứng của hệ thống treo ...
Dao động độc lập của cầu trớc

Nếu à1 = à 2 = 0 thì dao động của cầu trớc và cầu sau sẽ độc lập với nhau. Khi
đó mô hình nghiên cứu và phơng trình dao động trở nên đơn giản hơn nhiều. Trên hình
11.11 là sơ đồ dao động độc lập của ô tô tại cầu trớc.
Phơng trình dao động tự do của cầu trớc có dạng:
M1 z 1 + C 1z 1 = 0
(11.16)

162


v
Z]

A (M1)

1

B
(M )

T (M)

2

C

z

1 1

M

Hình 11.11
Sơ đồ dao động độc lập của ô tô
tại cầu trớc

11

a

b
L

Tần số dao động riêng:
C1
M1
Phơng trình dao động (11.16) có thể viết lại nh sau:
12 =

z 1 + 12 z1 = 0
Nghiệm của phơng trình trên có dạng:
z 1 = A.sin1t

(11.17)

(11.18)
(11.19)

Nh vậy dao động có qui luật hàm số sin điều hoà với chu kỳ dao động:
M1
2
= 2
(11.20)
1
C1
Số lần dao động trong một phút (tần số kỹ thuật) đợc xác định theo biểu thức:
60
300
n1 =
=
(11.21)
T1
f t1
T1 =

Trong đó: ft1 độ võng tĩnh của hệ thống treo trớc (cm):
G
M1g
f t1 = 1 =
C1
C1
Đối với ô tô du lịch độ võng tĩnh khi đầy tải ft1 = 20 25 cm, đối với xe tải từ 8
đến 12 cm, xe khách từ 11 đến 15.
Dao động độc lập của cầu sau cũng đợc xét tơng tự nh cầu trớc.
2) Phơng trình dao động tự do tắt dần

Khi kể đến các thành phần cản dao động, tức là trong hệ thống treo có bộ phận
giảm chấn, thì sơ đồ dao động có thể biểu diễn nh hình 11.12.
Trờng hợp lắp giảm chấn thuỷ lực thì lực cản của giảm chấn ở vận tốc bình th dz
ờng có thể xem nh là tỷ lệ thuận với vận tốc dao động z =
và phơng trình dao
dt
động tự do tắt dần của cầu trớc có dạng:
M1 z 1 + K1 z 1 + C 1z 1 = 0
(11.21)

163


hoặc

A (M1)

C1z1

z 1 + 2h 1 z 1 + 12` z 1 = 0

z1

M1

ở đây: h1 =
K1

(11.22)

K1
hệsố tắt chấn động.
2M 1

C1
tần số dao động riêng của
M1
cầu trớc.
Để giải phơng trình (11.22) ta đa ra hệ số tỉ lệ tắt
chấn động 1 :
1 =

Hình 11.12. Sơ đồ dao động tự
do tắt dần của ô tô tại cầu trư
ớc

1 =

h1
1

(11.23)

Hệ số 1 thể hiện sự liên quan chặt chẽ giữa các đại lợng đặc trng cho thành
phần đàn hồi và cản dao động
Nghiệm của phơng trình dao động (11.22) có thể xẩy ra 3 trờng hợp:
a) Tr ờng hớp 1 :

h 1 > 1

( 1 > 1):

z 1 = Ae

h1 t

sh(1t + 0)

(11.25)

Đó là quá trình dập tắt dao động theo qui luật hàm số sin hypecbôn, kết thúc nhanh.
Trong kỹ thuật phải tránh trờng hợp này.
b) Tr ờng hợp 2: h 1 = 1
(1 = 1):
z 1 = e

h1 t

(A1 + A2t)

(11.26)

Trờng hợp này cũng cũng xẩy ra tơng tự nh trờng hợp thứ nhất, cần phải tránh.
c) Tr ờng hợp 3: h 1 < 1 (1 < 1):
z 1 = Ae

h1 t

sin(1t + 0)

(11.27)

Trong trờng hợp này, quá trình khử dao động theo qui luật hình sin tắt dần, xẩy ra từ
từ, êm dịu. Đó chính là điều mong muốn.
Trong tính toán thiết kế hệ thống treo, các giá trị của các hệ số cản và hệ số cứng
không thể chọn bất kỳ vì chúng có liên hệ ràng buộc qua hệ số 1. Do vậy cần chọn hệ
sần chọn hệ số 1 cho hợp lý.
Từ sự phân tích trên, ta không thể chọn 1 1 vì quá trình dập tắt dao động sẽ
xẩy ra đột ngột. Nếu chọn 1 0 thì thời gian dập tắt dao động sẽ lâu vì lực cản dập
tắt dao động quá bé. Do vậy nên chọn 0 < 1 < 1. ở các xe ô tô hiện nay, giá trị của
hệ số tắt chấn động 1 = 0,15 0,3.
11. 4. Phơng trình dao động của máy kéo
ở máy kéo bánh bơm, cầu sau thờng liền với thân máy, việc dập tắt dao động chỉ
nhờ vào sự đàn hồi của lốp. Hơn nữa khối lợng của máy thờng tập trung ở phần sau để
tăng khả năng kéo bám và thờng làm việc trên mặt đờng, mặt đồng gồ ghề nên thân
máy kéo thờng có dao động rất lớn (160 240 lần/phút), vợt xa mức chịu đựng của con
ngời.

164


Do đặc điểm trên, cần đặc biệt chú ý đến thiết kế hệ
thống treo ghế ngồi cho ngờ lái. Sơ đồ hệ thống treo ghế
ngồi đợc biểu diễn trên hình 11.13.
Trong đó:
m khối lợng của ngời lái;
M2 khối lợng đợc treo phân ra cầu sau;
C hệ số cứng của ghế ngồi;
K hệ số cản của ghế ngồi;
C 2 hế số cứng của lốp sau;
K2 hế số cản của lốp sau;
2 tần số dao động của thân máy kéo.
Để giải bài toán trên, trớc hết ta xét trờng hợp đơn
giản với giả thiết:
Cha tính đến lực cản dao động của ghế ngồi;
Lực kích thích dao động ghế ngồi là hàm điều hoà
hình sin :
P = P0sin2t

z
m

C

K

P0sin2t
M

C2

2

K
2

(11.28)

Hình 11.13.
P0 biên độ cực đại của lực kích thích.
Sơ đồ dao động của
Phơng trình dao động của ghế ngồi ngời lái có dạng:
cầu sau máy kéo
m. z + C.z = P 0sin2t
(11.29)
Để giải phơng trình (11.29) ta phải tìm nghiệm riêng của nó. Giả thiết nghiệm
riêng có dạng:
z r = Axsin2t

(11.30)

Sau khi lấy vi phân của nghiệm riêng theo thời gian rồi thế vào ph ơng trình
(11.29) ta tìm đợc giá trị của hằng số A x :
P0
Ax =
(11.31)
C m 22
Nh vậy nghiệm riêng của phơng trình vi phân (11.29)có dạng:
zr =
Biên độ cực đại

hoặc

P0
C m 22

sin 2 t

z max sẽ đạt đợc khi sin2t = 1, tức là:
P0
z max =
C m. 22
P
1
z max = 0
2
C
2
1



(11.32)

(11.33)

(11.34)

C
là tần số dao động riêng của ghế ngồi.
m
2
Qua đó ta thấy biên độ dao động z phụ thuộc vào tỉ số
.

Nếu 2 = thì z max , tức là xẩy ra cộng hởng. Đó là điều không mong
muốn và khi thiết kế cần đặc biệt quan tâm để tránh hiện tợng cộng hởng. Thông thờng
trong đó =

165


2
= 0,5 0,6 là tốt nhất.

Tuy nhiên, tỉ số trên phụ thuộc vào trọng lợng ngời lái (vì 2 = C/m), do vậy
đòi hỏi ghế ngồi cho ngời lái phải có khả năng điều chỉnh đợc độ cứng C theo trọng lợng ngời lái thí mới cố định đợc tỉ số 2/.
Để tăng độ êm dịu của ghế ngồi cho ngời lái có thể lắp thêm giảm chấn thuỷ lực
hoặc thanh xoắn.
chọn tỉ số

Tóm lại, trong chơng này chúng ta đã xét một số khái niệm cơ bản về tính êm
dịu chuyển động, đó là một tính chất quan trọng của ô tô máy kéo. Trong quá trình
tính toán thiết kế hệ thống treo, ngời thiết kế phải lu ý đến một số điều quan trọng
sau:
1 Tần số dao động thích hợp là 60 85 dao động/phút đối với ô tô du lịch, 85
120 dao động/phut đối với ô tô tải.
2 Để đảm bảo đặc tính dập tắt dao động của hệ thống treo theo qui luật hình sin
tắt dần thí hệ số tỉ lệ tắt chấn đông phải là 0 < 1 < 1 , thông thờng chọn
1 = 0,15 0,3.
3 Dao động của ô tô là dao động liên kết. Hệ số liên kết à1 , à 2 thể hiện quan
hệ ảnh hởng qua lại giữa các dao động trên cầu trớc và cầu sau.
4 Đối với máy kéo phải chú ý giải quyết tốt vấn đề treo ghế ngồi để đảm bảo
điều kiện làm việc cho ngời lái.

166



Tài liệu bạn tìm kiếm đã sẵn sàng tải về

Tải bản đầy đủ ngay

×