Trong bài toán về hệ thống phanh ô tô, việc tính lực phanh luôn phải đảm bảo sao cho tối ưu nhất. Mời bạn tham khảo.
a/ Lực phanh ô tô:
Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh như phân tích hình dưới đây:
- Trọng ượng toàn bộ của ô tô G đặt tại trọng tâm.
- Lực cản lăn ở các bánh xe trước và sau Pf1, Pf2.
- Phản lực thẳng góc tác dụng lên bánh xe trước và sau Z1, Z2.
- Lực phanh ở các bánh xe trước và sau Pp1, Pp2.
- Lực cản không khí Pω
- Lực quán tính Pj do khi phanh có gia tốc chậm dần.
Lực quán tính Pj được xác định như sau:
Ở đây:
g - gia tốc trọng trường (g = 9.8 m/s2).
jb – gia tốc chậm dần khi phanh.
Khi phanh thì lực cản không khí và lực cản lăn Pf1 và Pf2 không đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1.5 ÷ 2%.
Bằng cách lập phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường, ta có thể xác định các phản lực thẳng góc Z1 và Z2 tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau:
Trong đó:
a, b, hg - Toạ độ trọng tâm của ô tô.
L - Chiều dài cơ sở của ô tô.
G1, G2 - Tải trọng tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau khi phanh.
Các lực phanh sinh ra ở các bánh xe cầu trước và sau sẽ là:
Để sử dụng hết trọng lượng bám của ô tô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe trước và sau và lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe là:
b/ Điều kiện bảo đảm phanh tối ưu:
Phanh tối ưu có nghĩa là quá trình phanh đạt hiệu quả cao nhất. Quá trình phanh có hiệu quả cao nhất thể hiện qua các chỉ tiêu như sau:
Trong đó:
- Sp là quãng đường phanh.
- jp là gia tốc phanh.
- tp* là thời gian phanh.
Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong qua trình phanh lại thay đổi do lực quán tính Pj tác dụng lên xe.
Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và sau là:
Biểu thức (*) chính là điều kiện để đảm bảo sự phanh có hiệu quả nhất. Nghĩa là để đảm bảo phanh tối ưu thì khi phanh quan hệ giữa các lực phanh Pp1 và Pp2 phải luôn luôn thoả mãn biểu thức (*).
Do trong quá trình phanh toạ độ trọng tâm (a, b, hg) và hệ số bám dọc luôn thay đổi cho nên tỷ số giữa các lực phanh luôn thay đổi. Muốn vậy, phải thay đổi mômen phanh Mp1* và Mp2 sinh ra ở các cơ cấu phanh đặt ở cầu trước và cầu sau.
Để thay đổi Mpi thì phải thay đổi áp suất dầu hay khí nén dẫn đến các xy lanh ở các bánh xe (phanh dầu) hoặc đến các bầu phanh (phanh khí).
Ở hệ thống phanh thường, sự thay đổi áp suất nói trên là không có, nên khi phanh gấp, sau một thời gian ngắn trong tổng thời gian phanh, thì G1(hoặc Z1) tăng lên, G2 (hoặc Z*2*) giảm xuống, dẫn đến lực bám Pj1 tăng lên, Pj2giảm xuống và hậu quả là:
Điều này làm cho các bánh xe ở cầu sau bị hãm cứng và trượt lết hoàn toàn.lúc này chỉ cần một lực ngang nhỏ tác dụng lên xe là cầu sau sẽ trượt ngang, làm cho độ ổn định của xe giảm nhanh, xe bị quay ngang và có khả năng bị lật đổ.
Để tránh xảy ra hiện tượng này, hiện nay trên nhiều xe đã bố trí bộ điều hoà lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Các cơ cấu này sẽ tự động điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe bằng cách thay đổi quan hệ áp suất dẫn động phanh đến các cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau, giúp phanh ổn định và an toàn hơn.
a/ Lực phanh ô tô:
Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh như phân tích hình dưới đây:
Sơ đồ lực và tác dụng lên ô tô khi phanh.
Các lực tác dụng lên ô tô khi phanh bao gồm:- Trọng ượng toàn bộ của ô tô G đặt tại trọng tâm.
- Lực cản lăn ở các bánh xe trước và sau Pf1, Pf2.
- Phản lực thẳng góc tác dụng lên bánh xe trước và sau Z1, Z2.
- Lực phanh ở các bánh xe trước và sau Pp1, Pp2.
- Lực cản không khí Pω
- Lực quán tính Pj do khi phanh có gia tốc chậm dần.
Lực quán tính Pj được xác định như sau:
g - gia tốc trọng trường (g = 9.8 m/s2).
jb – gia tốc chậm dần khi phanh.
Khi phanh thì lực cản không khí và lực cản lăn Pf1 và Pf2 không đáng kể, có thể bỏ qua. Sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1.5 ÷ 2%.
Bằng cách lập phương trình cân bằng mômen của các lực tác dụng lên ô tô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường, ta có thể xác định các phản lực thẳng góc Z1 và Z2 tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau:
a, b, hg - Toạ độ trọng tâm của ô tô.
L - Chiều dài cơ sở của ô tô.
G1, G2 - Tải trọng tác dụng lên các bánh xe cầu trước và cầu sau khi phanh.
Các lực phanh sinh ra ở các bánh xe cầu trước và sau sẽ là:
b/ Điều kiện bảo đảm phanh tối ưu:
Phanh tối ưu có nghĩa là quá trình phanh đạt hiệu quả cao nhất. Quá trình phanh có hiệu quả cao nhất thể hiện qua các chỉ tiêu như sau:
- Sp là quãng đường phanh.
- jp là gia tốc phanh.
- tp* là thời gian phanh.
Sự phanh có hiệu quả nhất là khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỷ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng, mà tải trọng tác dụng lên các bánh xe trong qua trình phanh lại thay đổi do lực quán tính Pj tác dụng lên xe.
Trong trường hợp phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và sau là:
Do trong quá trình phanh toạ độ trọng tâm (a, b, hg) và hệ số bám dọc luôn thay đổi cho nên tỷ số giữa các lực phanh luôn thay đổi. Muốn vậy, phải thay đổi mômen phanh Mp1* và Mp2 sinh ra ở các cơ cấu phanh đặt ở cầu trước và cầu sau.
Để thay đổi Mpi thì phải thay đổi áp suất dầu hay khí nén dẫn đến các xy lanh ở các bánh xe (phanh dầu) hoặc đến các bầu phanh (phanh khí).
Ở hệ thống phanh thường, sự thay đổi áp suất nói trên là không có, nên khi phanh gấp, sau một thời gian ngắn trong tổng thời gian phanh, thì G1(hoặc Z1) tăng lên, G2 (hoặc Z*2*) giảm xuống, dẫn đến lực bám Pj1 tăng lên, Pj2giảm xuống và hậu quả là:
Để tránh xảy ra hiện tượng này, hiện nay trên nhiều xe đã bố trí bộ điều hoà lực phanh hoặc bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh. Các cơ cấu này sẽ tự động điều chỉnh lực phanh ở các bánh xe bằng cách thay đổi quan hệ áp suất dẫn động phanh đến các cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau, giúp phanh ổn định và an toàn hơn.
