THIẾT kế môn học đề tài hệ THỐNG PHANH ô tô tải

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH CỦA XE Ô TÔ1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh - Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệtquan trọng: + Nó đảm

động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện

khác nhau đã tạo cho ô tô trở thành một trong những phương tiện

chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được sử

dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vực đời sống kinh tế - xã hội con người.

Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an

toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao được năng suất vận chuyển Nên hệ thống phanh ô

tô cần thiết bảo đảm bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn

định của xe, điều chỉnh lực phanh được để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.

Trong thiết kế môn học này em được giao nhiệm vụ:” TÍNH TOÁN THIẾT

KẾ HỆ THỐNG PHANH XE TẢI ”.

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian khống chế, thiếu

kinh nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ đồ án này sẽ không tránh những thiếu sót.

Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiện

hơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, các thầy

giáo bộ môn đã hết sức tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đề tài

của mình.

Hồ Chí Minh, ngày 04 tháng 04 năm 2022

Sinh viên thực hiện

Nông Phước Thạnh

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

………

TP Hồ Chí Minh, ngày tháng 04 năm

2022

Giáo viên hướng dẫn

1.1.1 Công dụng hệ thống phanh 1

1.1.2 Phân loại hệ thống phanh 1

1.1.3 Yêu cầu kết cấu 2

2.1 Kết cấu hệ thống phanh 4

2.1.1 Cơ cấu phanh 4

2.1.1.1 Cơ cấu phanh loại trống-guốc 4

2.1.1.2 Cơ cấu phanh đĩa 8

2.1.1.3 Cơ cấu phanh dải 9

2.1.2 Dẫn động phanh 10

2.1.2.1 Dẫn động phanh khí nén 11

2.2 Phương án thiết kế 15

CHƯƠNG 2: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH 17

1.1 Thông số kỹ thuật 17

2.1 Tính toán thiết kế 17

2.1.1 Xác định momen cần có tại các cơ cấu phanh 17

2.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 18

2.2.1 Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh 19

2.2.2 Xác định góc (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng ) và bán kính (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng ρ) của lực tổng hợp tác dụng ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh 20

2.2.3 Xác định các lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ 21

2.2.3.1 Xác định bán kính r 0 22

2.3 Tính toán các kích thước cơ bản của bầu phanh 25

2.3.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước 25

2.3.2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau 27

2.3.2.1 Lực tác dụng lên thanh đẩy 27

2.4 Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh 29

2.5.1 Tớnh áp suất tác dụng lờn trống phanh 33

2.5.2 Tớnh ứng suất hướng tõm và ứng suất tiếp tuyến 33

2.4 Tớnh bền chốt phanh 34

2.4.1 Thõn chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng 34

2.4.2 Tớnh chốt phanh theo dập 34

2.5 Tớnh bền guốc phanh 35

3.1 Thiết kế dẫn động phanh 36

3.1.1 Tớnh toán lượng khớ nộn 36

3.1.1.1 Các thụng số kỹ thuật của máy nộn khớ 36

3.1.1.2 Năng suất của máy nộn khớ (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng lưu lượng) 37

3.1.1.3 Tính toán lợng tiêu hao nhiên liệu sau mỗi lần phanh 37

3.1.1.4 Tính bền đờng ống dẫn động phanh 39

TÀI LIỆU THAM KHẢO………

……… 40

CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH CỦA XE Ô TÔ

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh

- Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệtquan trọng:

+ Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế

độ làm việc Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực vànăng suất vận chuyển của xe

- Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấuphanh, dẫn động phanh Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệthống phanh còn được bố trí them các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh

1.1.2 Phân loại hệ thống phanh

- Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thốngtruyền lực, phanh chia ra các loại:

+ Phanh bánh xe

+ Phanh truyền lực

- Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng phần tử ma sát), phanh chia ra:

+ Phanh đĩa: Theo số lượng đĩa quay còn chia ra :Một đĩa quay và nhiều

+ Phanh dải: Theo phương pháp nối các đầu dãi thì được

chia ra: Phanh không tự siết, phanh dải tự siết một chiều, phanh dảiloại kép và phanh dải loại bơi (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng hình 2.1c là sơ đồ phanh dải loại kép)

(δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng a ) (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng b ) (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng c )

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính:

a- phanh trống guốc; b- phanh đĩa; c- Phanh dải.

- Theo loại dẫn động, phanh chia ra:

+ Phanh cơ khí

+ Phanh thủy lực (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng phanh dầu)

+ Phanh khí nén (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng phanh hơi)

+ Phanh điện từ và phanh liên hợp (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng kết hợp các loại khác nhau)

- Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh: hệ thống phanh đượchoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô khi phanh,

do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh

+ Bộ điều chỉnh lực phanh (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng bộ điều hòa lực phanh)

+ Bộ chống hãm cứng bánh xe (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng hệ thống phanh có ABS)

→ Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điềuchỉnh: hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiệnkhả năng cơ động, ổn định của ô tô khi không điều khiển phanh

1.1.3 Yêu cầu kết cấu

- Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

+ Làm việc bền vững, tin cậy

+ Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớntrong trường hợp nguy hiểm

+ Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiệnnghi và an toàn cho hành khách và hàng hoá

+ Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời giankhông hạn chế

+ Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khiphanh

+ Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyểnthẳng đứng và khi quay vòng

+ Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn địnhtrong mọi điều kiện sử dụng:

+ Có khả năng thoát nhiệt tốt

+ Điều khiển nhẹ, nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lênbàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ

- Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọitrường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tốithiểu ba loại phanh là:

+ Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng

thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điềukhiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân

+ Phanh dự trữ : Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp

- Ngoài ra cũn cú phanh chậm dần: Trờn các ụ tụ máy kộo tải trọnglớn (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng như xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách- lớn hơn 5tấn) hoặc làm việc ở vựng đồi nỳi,thường xuyờn phải chuyển động lờnxuống các dốc dài cũn phải cú loại phanh thứ tư là phanh chậm dần,dựng để:

+ Phanh liờn tục, giữ cho tốc độ của ụ tụ máy kộo khụng tăng quágiới hạn cho phộp khi xuống dốc

+ Để giảm dần tốc độ của ụ tụ máy kộo trước khi dừng hẳn

+ Các loại phanh trờn cú thể cú các bộ phận chung và kiờmnhiệm chức năng của nhau Nhưng chỳng phải cú ớt nhất là hai bộphận điều khiển và dẫn động độc lập

+ Ngoài ra, để tăng thờm độ tin cậy, hệ thống phanh chớnh cũnđược phõn thành các dũng độc lập để nếu một dũng nào đú bị hỏngthỡ các dũng cũn lại vẫn làm việc bỡnh thường

- Để cú hiệu quả phanh cao:

+ Dẫn động phanh phải cú độ nhạy lớn

+ Phõn phối mụ men phanh trờn các bánh xe phải đảm bảo tậndụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh

+ Hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiờu chớnh, là: Gia tốcchậm dần và quóng đường phanh Ngoài ra cũng cú thể dựng các chỉtiờu khác, như: Lực phanh hay thời gian phanh

2.1 Kết cấu hệ thống phanh

- Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanh chính ờng là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thờng là phanh tay, phanhtay thờng đợc bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe

th Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn của ôtôkhi chuyển động và dừng hẳn Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh vàdẫn động phanh

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm

trên bánh xe khi phanh ôtô

- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều khiển

từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén haykết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau Ví dụ nếu là dẫn

động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí Nếu là dẫn

động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanhcông tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

2.1.1 Cơ cấu phanh

2.1.1.1 Cơ cấu phanh loại trống-guốc

- Phanh guốc hay cũn gọi là phanh trống là loại phanh sử dụng máphanh áp vào mặt của guốc phanh mà khi tác động lực sẽ ộp vào mặttrong của trống phanh, bộ phận thanh được liờn kết với bánh xe

- Đõy là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạogồm cú các chi tiết chớnh sau Trống phanh, guốc phanh, mõm phanh,

cơ cấu ộp và bbộ phận điều chỉnh khe hở

Hỡnh 1.2 Cấu tạo phanh trống-guốc

- Cấu tạo:

+ Guốc phanh: Hầu hết guốc phanh của xe du lịch được cấu tạo bởi hai miếng ghộplại Độ cong của vành guốc phự hợp với mặt trong của trống phanh, bề mặt của vành

liệu ma sát

+ Má phanh: Ở xe du lịch và xe tải nhẹ má phanh được gắn vàoguốc phanh bằng một trong hai cách, dán keo hoặc tán rivê Còn đốivới các xe tải hạng nặng má phanh được khoan lỗ để gắn bulong, chophép việc thay thế dễ dàng Tuy nhiên loại má phanh dán thông dụng

và được ưa chuộng hơn vì nó tận dụng được tối đa bề dày của má, khimòn không bị đinh tán cọ làm hỏng mặt trong trống phanh Má phanhthứ cấp luôn dài hơn má phanh sơ cấp, đôi khi má phanh được gắn ở

vị trí cao hay thấp trên guốc để thay đổi đặc + Mâm phanh: Được thiết kế, chế tạo để gắn cụm phanh, mâmphanh được gắn bằng bulong vào trục bánh sau hoặc khớp lái ở cầutrước, trên mâm phanh cũng có các lỗ, vấu lồi để gắn xilanh thủy lực,

lò xo giữ guốc phanh và cáp phanh tay Lò xo trả về của guốc phanh

có nhiệm vụ rất then chốt, đặc biệt ở loại phanh trợ động Trong khinhả phanh ra, các lò xo này kéo guốc phanh trở về và đẩy piston trở

về trạng thái ban đầu

+ Bộ điều chỉnh guốc phanh: Các guốc phanh phải được điềuchỉnh theo chu kỳ để giữ cho má phanh phải tương đối sát với bề mặttrống phanh Nếu khe hở giữa má phanh và bề mặt trống phanh quálớn khiến chân phanh phải ấn một được dài phanh mới có tác dụnggây nguy hiểm Có thời gian khe hở má phanh được điều chỉnh bằngtay Ở loại phanh trợ động, bộ điều chỉnh là một cụm bằng ren Ngàynay hầy hết ô tô sử dụng hệ thống điều chỉnh phanh tự động, có nhiềudạng kết cấu khác nhau tùy theo cấu tạo của guốc phanh và nhà sảnxuất

+ Trống phanh: Có hình dáng như cái thùng được gắn vào trục bánh xe hoặc mặtbích của moayơ, ở ngay bên trong bánh xe và cùng quay với bánh xe Trống phanh có bềmặt cứng chịu đượng mài mon, có độ bền vật liệu tốt để không bị biến dạng và hoạtđộng như một bộ phận tiêu nhiệt Hầu hết trống phanh được chế tạo bằng gang xám,

chống mài mòn khá tốt, một phần do hàm lượng cacbon cao cổtng gang xám Tuy nhiênnhược điểm là nó khá nặng và dễ nứt vỡ, vì vậy mà nhiều trống phanh được cải tiếnbằng cách chế tạo tróng có nhiều thành phần: phần giữa làm bằng thép dập, phần vành

+ Phanh loại bơi: cơ cấu này có hai bật tự do và không có điểmtựa cố định Ở cơ cấu này, hai xilanh làm việc đều tác dụng lên đầutrên và đầu dưới của guốc

+ Khi phanh các guốc sẽ dịch chuyển theo chiều ngang và ép máphanh sát vào trống Nhờ ma sát má phanh bị cuốn theo ống xilanhlàm việc tỳ sát vào điểm tựa cố định Hiệu quả phanh khi tiến hay lùiđều bằng nhau

- Chỉ tiêu đánh giá

Hình 1.3 Các sơ đồ phanh trống guốc.

- Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng hình1.3) Các sơ đồ này khác nhau ở chổ:

+ Dạng và số lượng cơ cấu ép

+ Số bậc tự do của các guốc phanh

+ Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơcấu ép và do vậy khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Hình 1.4 Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng.

a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xylanh thủy lực; c- Hai xylanh ép,guốc phanh một bậc tự do; d- Hai xylanh ép, guốc phanh hai bậc

tự do

2.1.1.2 Cơ cấu phanh đĩa

- Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

- Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩaquay và vòng ma sát quay.S

- Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kimloại hay ghép hai kim loại khác nhau

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa

- Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốcnhư sau:

+ Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanhmòn đều và ít phải điều chỉnh

+ Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

+ Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng 0,050,15)mm nên rấtnhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ sốtruyền dẫn động

+ Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phéptăng giá trị của chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bịgiới hạn bởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kếtcấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

+ Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn.+ Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

- Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụngcủa nó là:

+ Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

+ Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanhmòn nhanh

+ Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước.

+ Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫnđộng, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp

và khó sử dụng chúng để kết hợp làm phanh dừng

2.1.1.3 Cơ cấu phanh dải

- Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích Vì nó dùngphối hợp với ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản vàgọn

- Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dảiphanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh

- Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, cả hai đầu dảiphanh được rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm của loại này là phanh

êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay Nhược điểm làhiệu quả phanh không cao

- Phanh dải đơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một đầu được nối cốđịnh nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tớigần 6 lần Tuy vậy khi phanh thường dễ bị giật, không êm

- Phanh dải loại kép: Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiềunào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có mộtnhánh tự siết

- Phanh dải loại bơi: Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tựsiết, nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay

- Tất cả các loại phanh dải đều có chung nhược điểm là áp suất trên

bề mặt ma sát phân bố không đều Nên má phanh mòn không đều vàtải trọng hướng kính tác dụng lên trục lớn

Hình 1.6 Sơ đồ các loại phanh dải.

a- Phanh dải đơn giản không tự siết; b- Phanh dải tự siết một chiều;

c- Phanh dải loại kép; d- Phanh dải loại bơi

2.1.2 Dẫn động phanh

- Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

- Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chấtlỏng thủy lực và khí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng chophanh dừng vì hiệu suất thấp (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng =0,40,6) và khó đảm bảo phanh đồngthời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô được sửdụng chủ yếu hai loại dẫn động là: thủy lực và khí nén

- Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũngnhư hành trình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở mômenphanh cần sinh ra và các thông số dẫn động phanh

- Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch,

ô tô vận tải có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau:xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe

- Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tảitrọng cỡ trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: máy nén khí, van

điều chỉnh áp suất, bình chứa, van phân phối, bầu phanh

2.1.2.1 Dẫn động phanh khí nén

- Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh trong đó sử dụng nănglượng của dòng khí nén để tạo ra momen phanh ở các cơ cấu phanhbánh xe Lực đạp phanh của người lái ở đây đóng vai trò lực điều khiển

để đóng mở van phân phối khí nén chính của hệ thống Do đó, lực đạpphanh có thể không lớn nhưng vẫn tạo được momen phanh lớn trên cácbánh xe Vì vậy, hệ thống phanh loại này thường được sử dụng trên các

ô tô có khối lượng lớn

- Các hệ thống phanh khí nén thông thường có áp suất khí nén nhỏhơn 0,8MN/m2, còn gọi là hệ thống phanh khí nén có áp suất thấp Ngàynay còn sử dụng hệ thống phanh khí nén áp suất cao, có áp suất khínén cho phép lên tới 1,3MN/m2 Sử dụng hệ thống phanh có áp suấtcông tác cao sẽ làm tăng hiệu quả phanh, giảm thời gian chậm tác dụngphanh và giảm được kích thước chung của các cụm chi tiết, tuy nhiênyêu cầu an toàn kỹ thuật phải nâng cao rất nhiều

Hình 1.7 Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất; 4 - đồng hồ áp suất; 5 - bàn

đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí;

8 - van phân phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh;

11 - lò xo cơ cấu phanh; 12 - guốc phanh

- Qua sơ đồ cấu tạo của dẫn động phanh khí nén chúng ta thấy hệ thống bao gồmcác phần tử chính sau:

+ Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cung cấp nguồn khínén có áp suất cao (6-7 KG/cm2) để hệ thống phanh hoạt động

+ Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí đến các bầuphanh để tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe

+Bỗu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp hành

có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiện quátrình phanh

a Ưu nhược điểm:

- Dẫn động khớ nộn cú các ưu điểm quan trọng là:

+ Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

+ Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng khi cú rũ rỉ nhỏ, hệ thốngvẫn cú thể làm việc dược, tuy hiệu quả phanh giảm)

+ Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khớ nộn khácnhau, như: phanh rơ moúc, đúng mở cửa xe, hệ thống treo khớ nộn, + Dễ cơ khớ húa, tự động húa quá trỡnh điều khiển dẫn động

- Tuy vậy dẫn động khớ nộn cũng cú các nhược điểm là:

+ Độ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn

+ Do bị hạn chế bởi điều kiện rũ rỉ, áp suất làm việc của khớ nộnthấp hơn của chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới 1015 lần Nờnkớch thước và khối lượng của dẫn động lớn

+ Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

+ Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

b Cỏc sơ đồ dẫn động chớnh:

- Dẫn động phanh khí nén có ba sơ đồ điển hình, tương ứng với batrường hợp là:

+Xe ôtô đơn không kéo moóc dẫn động

+ Xe kéo moóc dẫn động

+ Xe kéo moóc dẫn động phanh rơ moóc hai đường

- Dẫn động phanh trên ôtô đơn:

Hình 1.8 Sơ đồ dẫn động ôtô đơn không kéo moóc.

1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắnglọc tách ẩm; 5- Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén; 7,9-

Các bầu phanh xe kéo;

8- Tổng van phân phối

Nguyên lý làm việc:

- Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3,

bộ lắng lọc tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5, vào các bình chứa 6 và 10.Van an toàn 2 có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều khiển 3 có sự

cố Các bộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng phần nguồn) củadẫn động

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc cắt đường

thông các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến cácphanh 7 và 9 tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trốngphanh, phanh các bánh xe lại

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụngcủa các lò xo hồi vị

- Trong trường hợp xe kéo moóc, dẫn động phanh rơ moóc có thể thực hiện theo sơ đồ một đường hoặc hai đường

- Dẫn động phanh rơ moóc một đường:

Hình 1.9 Sơ đồ dẫn động phanh rơmoóc một đường.

11,16- Các bình chứa khí nén; 12- Các van cắt nối đường ống; Các đầu nối ống giữa xe kéo và rơmoóc; 14- Đường nối giữa xe kéo

13-và rơmoóc trong dẫn động một đường; 15- Van phân phối phanhrơmoóc; 17- Các bầu phanh rơmoóc; 18- Van điều khiển phanh

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, dẫn động phanh

xe kéo sẽ làm việc như đã mô tả trên Đồng thời, không khí nén từ tổngvan phân phối đi đến van 18, điều khiển nó cắt đường nối từ bình

chứa11 với đường ống 14, và nối thông đường ống 14 với khí quyển.Không khí nén trong đường ống 14 thoát ra ngoài, dưới tác dụng của độchênh áp giữa bình chứa 16 và đường ống 14, van phân phối rơmoóc 15

sẽ làm việc, đóng đường thông giữa các bầu phanh của rơmoóc với khíquyển và mở đường cho khí nén từ bình chứa 16 đi đến các bầu phanhcủa rơmoóc để phanh rơmoóc lại

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng

của các lò xo hồi vị

- Quá trình phanh ứng với quá trình giảm áp suất trong đường ống nốigiữa xe kéo và rơmoóc (δ) và bán kính (ρ) của lực tổng hợp tác dụng xả khí nén ra ngoài)

- Trong trường hợp rơmoóc bị tuột khỏi xe kéo, thì khí nén từ đườngnối 14 cũng bị xả ra ngoài tương tự như khi người lái đạp phanh Nhờ đórơmoóc sẽ được tự động phanh lại, đảm bảo tránh các sự cố giao thôngnguy hiểm

- Khi phanh, bình chứa của rơmoóc không được cung cấp khí nén

- Dẫn động phanh rơmoóc hai đường:

Hình 1.10 Sơ đồ dẫn động phanh rơmoóc hai đường.

11,16- Các bình chứa khí nén; 12- Các van cắt nối đường ống; Các đầu nối ống giữa xe kéo và rơmoóc; 15- Van phân phối phanhrơmoóc; 17- Các bầu phanh rơmoóc; 19- Đường ống dẫn khí điềukhiển; 20- Đường ống dẫn khí cung cấp; 21- Van điều khiển phanh

13-rơmoóc.

- Qua đường cung cấp, khí nén từ bình chứa 11 của xe kéo thườngxuyên được nạp vào bình chứa 16 của rơmoóc.

- Ở trạng thái nhả phanh: đường điều khiển 19 được nối với khí quyểnqua van điều khiển 21

- Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp phanh, dẫn động phanh

xe kéo sẽ làm việc như đã mô tả trên Đồng thời, không khí nén sẽ từtổng van phân phối đi đến van 12, điều khiển nó cắt đường nối giữađường ống 19 với khí quyển và cho khí nén đi vào 19 Lúc này, do độchênh áp giữa đường cung cấp 20 và đường điều khiển 19 thay đổi, vanphân phối 15 của rơmoóc sẽ làm việc, đóng đường thông các bầu phanhcủa rơmoóc với khí quyển và mở đường cho khí nén từ bình chứa 16 điđến các bầu phanh của rơmoóc để phanh rơmoóc lại

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về trạng thái ban đầu dưới tác dụng

của các lò xo hồi vị

2.2 Phương án thiết kế

- Loại cơ cấu phanh: Tang trống trước, sau

- Loại dẫn động phanh: khí nén 2 dòng

Hình 2.1 Phương án thiết kế khí nén 2 dòng

- Phương án này một dòng được dẫn động phanh bánh trước vàmột dòng dẫn động phanh bánh sau độc lập với nhau nhờ có van chiakhí nén 8 và van phân phối dẫn động hai dòng 6 làm cho hệ thốngphanh an toàn hơn Song do cấu tạo của van phân phối sẽ có một dòngtác dụng trước một chút nên ở đây ta chọn dòng dẫn động có tác dụngtrước nên phanh bánh sau nhằm giữ ổn định cho xe khi phanh

- Máy nén khí được dẫn động từ động cơ sẽ bơm khí nén đến cácbình chứa khí nén Dòng khí này được chia ra hai dòng nhờ van chia khí Khí nén từ bình khí được dẫn đến van phân phối dẫn động hai dòng.Một dòng tới bầu phanh bánh sau và một dòng tới bầu phanh bánhtrước hoạt động độc lập với nhau nhờ kết cấu của van chia khí và vanphân phối Từ van phân phối có hai dòng một dòng tác dụng trước tathiết kế dẫn động tới bầu phanh bánh sau để xe ổn định khi phanh Ápsuất trong hệ thống phanh được điều chỉnh nhờ van điều chỉnh áp suất Tại bình chứa khí có van an toàn Còn các bộ phận khác được giữnguyên để giảm chi phí khi cải tiến

- Sau khi đã chọn phương án 2 ta sẽ tiến hành thiết kế dẫn độngphanh gồm các cụm sau:

Ga1 (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng N) 15000Ga2 (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng N) 34800

2.1.1 Xỏc định momen cần cú tại cỏc cơ cấu phanh

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ hoặc dừnghẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cầnsinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

G - Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 49800 (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng N)

Với các loại xe tải, khi đầy tải có thể lấy chiều cao trọng tâm hg = 950 mm

Jpmax - Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh,

g – Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s2 ).