Chơng 8
tính năng quay vòng của máy kéo bánh và ô tô
8.1. Động học quay vòng của máy kéo bánh và ô tô
8.1.1. Các thông số động học quay vòng
Để thực hiện quay vòng máy kéo bánh và ôtô, ngời ta thờng sử dụng một trong các
biện pháp sau :
Biện pháp thứ nhất: thay đổi chiều chuyển động của các bánh dẫn hớng trớc (hình
8.1a). Biện pháp này đợc sử dụng phổ biến trên nhiều loại ô tô máy kéo thông dụng. Để
nâng cao tính cơ động, ở một số loại ô tô còn sử dụng thêm các bánh sau làm nhiệm vụ
dẫn hớng.
Biện pháp thứ hai : tạo ra sự chênh lệch về trị số mô men chủ động trên các bánh bên
trái và bên phải, cũng chính là tạo ra sự chênh lệch các lực chủ động P
k1
và P
k2
(hình 8.1b).
Xe sẽ quay vòng sang phía có lực chủ động nhỏ hơn. Biện pháp này đợc áp dụng phổ biến
trên máy kéo nhỏ hai bánh, đôi khi cũng đợc áp dụng trên máy kéo công suất lớn có hai
cầu chủ động, các bánh xe lớn và nh nhau.
Biện pháp thứ ba : kết hợp hai phơng pháp trên, nghĩa là vừa xoay các bánh dẫn hớng
đồng thời tạo ra sự chênh lệch mô men chủ động bằng cách phanh bánh chủ động bên phía
quay vòng (hình 8.1c). Biện pháp này thờng đợc sử dụng trên máy kéo cầu sau chủ động
bánh khi cần quay vòng gấp trên điều kiện chuyển động phức tạp.
Biện pháp thứ t (gập khung): xoay tơng đối giữa nửa khung trớc và sau (Hình 8.1d).
Biện pháp này thờng áp dụng trên các máy kéo đòi hỏi có bán kính quay vòng nhỏ, tính
cơ động cao ( ví dụ máy kéo nhỏ làm vờn hoặc trên các máy kéo công suất lớn K-800,
T-150K). Các máy kéo gập khung thờng sử dụng hai cầu chủ động có kích thớc các bánh
nh nhau.
Hình 8.1. Sơ đồ nguyên lý quay vòng của máy kéo - ôtô
Các thông số động học cơ bản đặc trng cho quá trình quay vòng là: quỹ đạo
chuyển động, bán kính quay vòng và tốc độ quay vòng. Các thông số này phụ thuộc vào

K
1
P
K
2

P
K
4
P
K
3
Một số khái niệm:

Tâm quay vòng 0 : là tậm quay tức thời của ô tô máy kéo trong chuyển động vòng

Bán kính quay vòng R: là khoảng cách từ tâm quay vòng đến mặt phẳng đối xứng
dọc của ô tô máy kéo .

Bán kính quay vòng nhỏ nhất R
min
: đó là trị số bán kính quay vòng ứng với góc
xoay lớn nhất có thể của các bánh dẫn hớng .

Tốc độ quay vòng : là tốc độ quay tơng đối quanh tâm quay vòng.
Trong các thông số trên, bán kính quay vòng nhỏ nhất R
min
là một thông số quan
trọng dùng để đánh giá khả năng quay vòng và tính cơ động của ô tô máy kéo.
Trờng hợp quay vòng không bị trợt (hình 8.2), tâm quay vòng 0 chính là giao điểm

hớng bên trong và bên ngoài phải luôn luôn bằng B
1
/L.
Nói cách khác là giữa các bánh dẫn hớng có mối quan
hệ động học quay vòng
1
= (
2
) .
Trong thực tế, để duy trì đợc mối quan hệ động học quay vòng giữa các bánh dẫn h-
ớng, trên các ôtô-máy kéo bánh hiện nay ngời ta thờng sử dụng cơ cấu hình thang lái
(hình 8.3). Nó bao gồm cầu trớc 1, các thanh dọc 2 và thanh kéo ngang 3. Nếu lựa chọn
114
Hình 8.2
Sơ đồ động học khi máy kéo
quay vòng không bị trợt

v
n
B
1
L

2
v
k
0


1

Khi xoay hết các bánh dẫn hớng về một phía sẽ nhận đợc
max
và bán kính quay
vòng nhỏ nhất:

min
min

tg
L
R =
(8.3)
Nh vậy, bán kính quay vòng tối thiểu phụ thuộc vào chiều dài cơ sở L của ô tô
máy kéo và góc xoay lớn nhất của các bánh dẫn hớng
max
, tức là phụ thuộc vào kết
cấu của cơ cấu lái. ở các máy kéo thông dụng
max
= 35 45
0
.
Quá trình vào đờng vòng là quá trình từ chuyển động thẳng đến chuyển động vòng
với bán kính không đổi R = const. Để thực hiện quá trình đó ta cần xoay các bánh dẫn h-
ớng từ = 0 đến một góc xác định cần thiết. Ngợc lại, khi ra khỏi sự quay vòng bán
kính quay vòng sẽ liên tục tăng lên cho đến khi R= . Nh vậy chỉ có một phần quĩ đạo
quay vòng là cung tròn với bán kính không đổi, phần còn lại là đờng cong với độ cong thay
đổi liên tục còn gọi là phần quĩ đạo chuyển tiếp. Chiều dài của phần quĩ đạo chuyển tiếp
phụ thuộc vào chiều dài cơ sở L , các thông số cấu tạo của cơ cấu lái, cũng nh phụ thuộc
vào tốc độ chuyển động và tốc độ xoay các bánh dẫn hớng. Tốc độ chuyển động càng cao
và tốc độ xoay các bánh dẫn hớng càng chậm thì phần quĩ đạo chuyển tiếp càng tăng và do


và bán kính quay vòng R

trớc hết ta cần xác định ph-
ơng vận tốc v
1
và v
2
so với trục đối xứng dọc của xe , cụ thể là v
1
sẽ lệch một góc (
1
)
và v
2
sẽ lệch một góc
2
. Kẻ các đờng vuông góc với véc tơ vận tốc v
1
và v
2
, điểm cắt
nhau của chúng chính là tâm quay vòng O

.
Từ sơ đồ trên hình 8.4 ta xác định đợc bán kính quay vòng:
115

21
)(

R
Từ công thức (8.5) ta có thể rút ra một số nhận xét sau:
1 Trờng hợp
1
=
2
: xe có tính năng quay vòng bình thờng R

= R;
2 Trờng hợp
1
>
2
: xe có tính năng quay vòng thiếu R

> R, nghĩa là sự quay vòng
sẽ khó khăn hơn, ngời lái cần xoay các bánh dẫn hớng nhiều hơn so với trờng hợp lốp
không bị biến dạng.
3

Trờng hợp
1
<
2
: xe có tính năng quay vòng thừa R

< R, nghĩa là dễ quay vòng
hơn so với hai trờng hợp trên.
Những nhận xét trên mới đề cập đến khả năng quay vòng, chúng ta cần phân tích tiếp
ảnh hởng tính đàn hồi của lốp đến tính ổn định chuyển động thẳng của ô tô máy kéo.

0
v
1
B
1
c
L
v
2
0


2


1

1

1


1

R




2

=P
lt
cos và thành phần dọc theo máy kéo P
ltx
= P
lt
sin.
Do tác động của lực quán tính ly tâm, trên các bánh xe không chỉ chịu tác động các
phản lực pháp tuyến của mặt đờng (không thể hiện trên hình 8.6) và các lực tác dụng theo
phơng chuyển động, mà còn xuất hiện các phản lực bên. Các phản lực trên các bánh dẫn h-
ớng có thể quy về điểm giữa 0
n
của cầu trớc, bao gồm: lực cản lăn P
fn
và phản lực bênY
n
.
Các phản lực trên bánh chủ động bên trái và bên phải bao gồm: các lực kéo tiếp tuyến
P
k1
,P
k2
; các lực cản lăn P
fk1
,P
fk2
và các phản lực bên Y
k1
,Y
k2

Y
v
2
0
1

0
2
b)

1
Y

2
P
l.
t
v
1
v
2