(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô

(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô(Đồ án tốt nghiệp) Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

NGHIÊN CỨU VÀ THI CÔNG MÔ HÌNH HỆ THỐNG

PHANH CƠ ĐIỆN TRÊN ÔTÔ

LỜI CẢM ƠN

Trong thời gian theo học tại Trường Đại Học Sư Phạm Kỹ Thuật TP.Hồ Chí Minh

án tốt nghiệp lần này

Xin trân trọng cảm tạ Thầy Nguyễn Văn Toàn đã tận tình giúp đỡ, hướng dẫn chúng

em thực hiện đề tài để có được thành công như hôm nay.Và chân thành cảm ơn Thầy Dương Tuấn Tùng đã cho phép sử dụng, khai thác mô hình cũ Cảm ơn GVPB và toàn thể quý thầy cô đã góp ý, giúp đỡ cho bài viết hoàn thiện hơn Chúng em xin kính chúc quý thầy cô luôn dồi dào sức khỏe để tiếp tục cống hiến, truyền ngọn lửa cho sự nghiệp giáo dục nước nhà

Xin chân thành cảm ơn

Sinh viên thực hiện

Võ Văn Thanh - Nguyễn Thanh Vũ

Trải qua các cuộc cách mạng công nghiệp, lĩnh vực ôtô đã có những bước tiến lớn trong

đó có sự cải tiến rất lớn đối với hệ thống phanh để đáp ứng những tiêu chuẩn nghiêm ngặt

Với sự phát triển không ngừng của khoa học và công nghệ, người ta đã nghiên cứu ra

hệ thống phanh mới đó là hệ thống phanh cơ điện Trong đó có, “ hệ thống phanh nêm điện tử của Siemens” – không dẫn động thủy lực, không cần trợ lực khí nén, hệ thống

phanh nêm điện tử EWB (Electronic Wedge Brake)[1] chỉ sử dụng dòng điện 12V nhưng vẫn đạt lực phanh lớn

Thông qua những kết quả thử nghiệm thu được từ Siemens và các công trình nghiên cứu của các chuyên gia, chứng tỏ rằng đây là hệ thống phanh ưu việt, có khả năng thay thế cho hệ thống phanh hiện tại

Nhận thấy đây là hệ thống phanh tiềm năng nên nhóm chúng em muốn tìm hiểu thông qua những tài liệu của hãng Siemens và các chuyên gia khác Nhằm có cái nhìn tổng quan hơn về hệ thống phanh mới này cũng như ứng dụng những lý thuyết đã tìm hiểu và nghiên cứu,chúng em quyết định làm mô hình mô phỏng thông qua sự hướng dẫn của thầy Nguyễn Văn Toàn và sự cho phép khai thác mô hình cũ của thầy Dương Tuấn Tùng

Kết quả thu được thông qua thi công mô hình như sau:











Tuy nhiên do đây là hệ thống phanh mới và đang trên cơ sở thử nghiệm do đó vẫn chưa có nhiều tài liệu, cùng với kiến thức còn hạn hẹp của chúng em do đó bài viết của chúng em sẽ còn nhiều hạn chế Kính xin các Thầy cô, bạn đọc thông cảm Kính xin nhận được những phản hồi cũng như góp ý để bài viết được hoàn thiện hơn

Xin chân thành cảm ơn

MỤC LỤC

Trang LỜI CẢM ƠN i

TÓM TẮT ii

MỤC LỤC iv

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU vi

DANH MỤC CÁC HÌNH viii

DANH MỤC CÁC BẢNG x

Chương 1: TỔNG QUAN 1

1.1 Đặt vấn đề 1

1.2 Mục đích nghiên cứu 2

1.3 Nội dung nghiên cứu 3

1.4 Phương pháp nghiên cứu 3

Chương 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHANH ĐIỆN 4

2.1 Chức năng của hệ thống phanh 4

2.2 Yêu cầu của hệ thống phanh 4

2.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh 5

2.4 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu 7

2.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh[2] 11

2.5.1 Gia tốc chậm dần khi phanh 11

2.5.2 Thời gian phanh 12

2.5.3 Quãng đường phanh 13

2.5.4 Lực phanh và lực phanh riêng 15

2.6 Phân bố lực và mô men phanh 16

2.7 Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế 18

2.8 Tổng quan phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB của Siemens 21

Chương 3 : PHANH CƠ ĐIỆN - PHANH NÊM ĐIỆN EWB 23

3.1 Cấu tạo 23

3.2 Các yếu tố ảnh hưởng đến hiệu quả phanh 24

3.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh cơ điện- phanh nêm điện EWB 29

3.5 Ưu và nhược điểm của phanh cơ điện-phanh nêm điện EWB 32

3.6 Đánh giá phanh điện 36

3.7 Phát hiện hư hỏng phanh trên xe 36

Chương 4: THI CÔNG MÔ HÌNH 37

4.1 Ý tưởng thiết kế 37

4.2 Bố trí 37

4.3 Mô hình mô phỏng 38

4.4 Công việc chuẩn bị thi công mô hình 39

4.5 Quy trình thi công mô hình 44

4.6 Ưu nhược điểm của mô hình 45

4.7 Cách sử dụng mô hình 46

4.8 Phát hiện hư hỏng 47

4.9 Mục đích của nghiên cứu và thi công mô hình 48

Chương 5 : KẾT LUẬN 49

5.1 Kết luận 49

5.2 Ý kiến đề xuất 49

TÀI LIỆU THAM KHẢO 50

PHỤ LỤC 51

Sơ đồ thuật toán điều khiển mô hình phanh cơ điện.……… 52

DANH MỤC CÁC CHỮ VIẾT TẮT VÀ KÝ HIỆU

Danh mục các chữ viết tắt

Kí hiệu Tên chữ viết tắt

ABS Anti –lock Braking System

EWB Electronic Wedge Brake

ESP Electronic Stability Control

EBD Electronic Brake-force Distribution

TRC Traction Control System

ECU Electronic Control Unit

MOSFET Metal-Oxide Semiconductor Field-Effect Transistor

EMF Electromotive Force

ASR Anti Slip Regulation

TTL Transistor - Transistor Logic

Ký hiệu đơn vị đo cơ bản

Điện áp U V

DANH MỤC CÁC HÌNH

Hình 1.1: Hệ thống phanh bằng khối gỗ trên các mẫu xe ngày xưa 1

Hình 2.3: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh 6

Hình 2.4: Sơ đồ tác dụng lực lên ôtô khi phanh 8

Hình 2.5.3: Đồ thị chỉ sự thây đổi quảng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu phanh

v

Hình 2.6.1: đồ thị chỉ quan hệ mô men phanh M 1và M 2với hệ số bám



Hình 2.6.2: Đồ thị quan hệ giữa mômen trong dẫn động phanh đảm bảo sự phanh lý tưởng 18

Hình 2.7: Giản đồ phanh 19

Hình 2.8: Cơ cấu phanh nêm điện [3] 21

Hình 3.1.2: Hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB[4] 23

Hình 3.2.1: Mạch H-Bridge 24

Hình 3.2.2: Phân tích lực phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB 26

Hình 3.2.3: Mối quan hệ giữa lực kẹp và góc nêm 28

Hình 3.2.4: Mối quan hệ giữa lực motor phanh và hệ số ma sát 29

Hình 3.3: Hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB 30

Hình 3.4: Sơ đồ điều khiển hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện EWB 31

Hình 3.5.1: Hệ thống phanh ABS thủy lực 32

Hình 3.5.2: Hệ thống phanh ABS khí nén 33

Hình 3.5.3: Hệ thống phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB 34

Hình 3.5.4: Hiện tượng bề mặt đĩa phanh bị rổ, gồ ghề giảm rõ rệt qua quá trình vận hành kiểm tra phanh 35

Hình 3.5.5: Bề mặt đĩa phanh trở nên tốt sau quá trình thực nghiệm 35

Hình 3.5.6:So sánh quãng đường phanh giữa hệ thống phanh EWB và phanh thủy lực 36 Hình 4.2: Mô hình phanh cơ điện-phanh nêm điện tử EWB 37

Hình 4.3: Mô hình mô phỏng phanh cơ điện 38

Hình 4.4: Mạch điều khiển mô hình mô phỏng 39

Hình 4.4.1:Phanh cơ xe đạp 40

Hình 4.4.2: Servo motor 40

Hình 4.4.3: Module Encoder 20 Xung 41

Hình 4.4.4: Biến trở 42

Hình 4.4.5: Mạch giảm áp DC LM2596 3A 42

Hình 4.4.6: Arduino Mega 2560 43

Hình 4.7: Mô hình mô phỏng phanh cơ điện 46

DANH MỤC CÁC BẢNG Bảng 2.1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường………21

Chương 1: TỔNG QUAN 1.1 Đặt vấn đề

Kể từ khi ô tô được phát minh ra, phanh đã là một bộ phận không thể thiếu của nó

Hệ thống phanh mà chúng ta đang sử dụng trong những chiếc xe hơi hiện đại bây giờ đã trải qua rất nhiều cải tiến kể từ khi phát minh

Trong thời gian đầu, phanh được làm từ các khối gỗ được sử dụng trên xe ngựa

để giảm tốc độ, các khối gỗ được gắn vào vành bánh xe và người lái xe chỉ việc gạt đòn bẩy, các khối gỗ sẽ hạn chế tốc độ quay của bánh xe Cơ chế đơn giản này được sử dụng trong rất nhiều năm về sau, thậm chí ở giai đoạn phát triển đầu tiên của xe hơi Tuy nhiên, với sự phát triển nhanh chóng về tốc độ của xe, việc sử dụng gỗ để làm phanh không còn hiệu quả nữa và nó cũng gây ra tiếng ồn khó chịu

Hình 1.1: Hệ thống phanh bằng khối gỗ trên các mẫu xe ngày xưa

Hệ thống phanh bằng gỗ được thay thế bằng thép và da trong quá trình phát triển tiếp theo Bàn đạp chân được thay thế cho đòn bẩy, tuy nhiên vẫn còn những vấn đề hạn chế với hệ thống mới này: tiếng ồn gây ra khi đạp phanh vẫn lớn và hiệu quả khi sử dụng chưa cao

Với sự phát triển liên tục và không ngừng nghỉ, ô tô ngày nay không chỉ là phương tiện giao thông quan trọng, mà nó còn mang đến sự thoải mái, an toàn cho người sử dụng

Hệ thống phanh cũng được phát triển từ một hệ thống phanh thô sơ, người ta đã nghiên cứu ra hệ thống phanh thủy lực và khí nén để phanh tốt hơn Nhưng nó vẫn còn rất nhiều khuyết điểm như khi phanh lực phanh quá lớn, làm xe mất ổn định, quãng đường phanh dài Hệ thống phanh tiếp tục được nghiên cứu và sửa đổi liên tục để tăng cường tính năng

an toàn cho xe Để khắc phục những nhược điểm trên người ta đã nghiên cứu ra một hệ thống phanh hiện đại hơn đó là hệ thống ABS (Anti-lock Braking system) phanh ABS hoạt động theo nguyên lý nhấp nhã với 3 chế độ tăng áp, giữa áp, giảm áp nhằm không cho bánh

xe bị bó cứng để khỏi bị trượt và vẫn đánh lái được khi phanh

Hệ thống phanh ABS có thành phần như cảm biến tốc độ, bộ điều khiển, bơm thủy lực (phanh thủy lực) hay máy nén (phanh khí nén) và các van điện từ Với sự phát triển khoa học và kỹ thuật con người đã nghiên cứu ra nhiều hệ thống hỗ trợ phanh như : ESP, EBD, ASR… Những chiếc xe hơi hiện đại ngày nay được trang bị hệ thống phanh đĩa thủy lực hay phanh khí kết hợp với các hệ thống ABS với các hệ thống hỗ trợ phanh như ESP, EBD, ASR…

Tuy nhiên, với xu hướng công nghệ điện tử hiện đại, hệ thống phanh bằng thủy lực và khí nén chưa được xem là tối ưu Vì nó chiếm nhiều không gian trong khoang động cơ, hệ thống phanh còn cồng kềnh và thời gian trễ khi phanh còn lớn Con người tiếp tục nghiên cứu ra một hệ thống phanh mới - phanh cơ điện sẽ là giải pháp cho tương lai Chúng em nhận thấy tìm năng lớn từ hệ thống phanh cơ điện trong đó điển hình là hệ thống phanh nêm điện tử EWB mà Siemens đang nghiên cứu Nên chúng em quyết định chọn đề tài

“Nghiên cứu và thi công mô hình hệ thống phanh cơ điện trên ôtô“ để nghiên cứu và hiểu thêm hệ thống phanh nêm điện tử EWB mà Siemens đang nghiên cứu

1.2 Mục đích nghiên cứu

 Tìm hiểu tổng quan về hệ thống,mô tả hoạt động, những ưu điểm để có cái nhìn sâu sắc hơn, qua đó thiết lập mô hình đơn giản để mô phỏng hệ thống phanh cơ điện “ hệ thống phanh điện tử EWB” trên ôtô

 Đồng thời có thể làm tài liệu tham khảo cho các bạn sinh viên, từng bước nâng cao trình

độ của sinh viên trong và ngoài trường

1.3 Nội dung nghiên cứu

 Tổng quát về hệ thống phanh điện

 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động

 Hư hỏng

 Thi công mô hình mô phỏng sơ bộ hệ thống

1.4 Phương pháp nghiên cứu

Kết hợp nhiều phương pháp trong đó có phương pháp chính như sau:

 Nghiên cứu lý thuyết về hệ thống phanh

 Nghiên cứu và biên dịch tài liệu nước ngoài

 Tham khảo các mô hình giảng dạy hiện có tại Khoa Cơ khí Động lực

 Chọn lọc thông tin, học hỏi kinh nghiệm từ thầy cô, bạn bè

Chương 2: TỔNG QUÁT VỀ HỆ THỐNG PHANH ĐIỆN 2.1 Chức năng của hệ thống phanh

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định Đối với ôtô hệ thống phanh

là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô giảm tốc nhanh chóng

để khỏi gây tai nạn thiệt hại về người và của, an toàn cho người lái xe Do đó để nâng cao được hiệu quả khi phanh người ta luôn tìm kiếm và cải thiện hệ thống phanh sao cho tốt nhất, nhỏ gọn để giảm khối lượng xe và không gian xe

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đấy của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh

Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô

2.2 Yêu cầu của hệ thống phanh

 Phanh êm dịu trong bất kỳ mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ô tô khi phanh

 Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn

 Dẫn động phanh có độ nhạy cảm lớn

 Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ thế nào để sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào

 Không có hiện tượng tự siết phanh

 Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

 Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng

 Giữ tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe

 Có khả năng phanh khi sử dụng trong thời gian dài

 Phải đảm bảo nhanh chóng dừng xe trong bất kì tình huống nào Khi phanh đột ngột xe phải dừng sau quãng đường ngắn nhất, tức có gia tốc cực đại Theo tiêu chuẩn Châu Âu

 Hệ thống phanh cần có độ nhạy cảm cao, hiệu quả phanh không thay đổi nhiều lần giữa các lần phanh

 Đảm bảo tránh hiện tượng trượt lết trên đường

 Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân gặp sự cố, đảm bảo chức năng dự phòng

 Phanh tay dùng để giữ nguyên vị trí xe, phải giữ nguyên trên dốc tối thiểu là 18% (tức

là 16-20 độ)

 Các cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnh hưởng tới cơ cấu làm việc của các cơ cấu xung quanh (lốp xe, moay ơ …) phải dễ dàng điều chỉnh thay thế các chi tiết hư hỏng

 Ngoài ra còn phải đảm bảo các yêu cầu như chiếm ít không gian, trọng lượng nhỏ, độ bền cao, và các yêu cầu chung của cấu trúc cơ khí

2.3 Cơ sở lý thuyết của hệ thống phanh

 Khi người lái tác dụng vào bàn đạp phanh thì cơ cấu phanh sẽ tạo ra mômen ma sát còn gọi là mômen phanh nhằm hãm bánh xe lại Lúc đó ở bánh xe suất hiện phản lực tiếp tuyến:







 Xét tại một bánh xe như hình vẽ [2]

Hình 2.3: Sơ đồ lực và mômen tác dụng lên bánh xe khi phanh

r



p p

b

M F

r





F

 F

 Z



Trong đó:

F pmax : Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường

F : Lực bám giữa bánh xe với mặt đường

Z





và có tác dụng hãm bánh xe lại Như vậy trong khi phanh bánh xe thì lực hãm tổng cộng là:

Vì vậy để tránh hiện tượng trượt lê hoàn toàn bánh xe (tức là không để bánh xe bị bó cứng khi phanh) trên ôtô hiện đại có hệ thống ABS chống bó cứng bánh xe khi phanh

2.4 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ưu

Giả sử ôtô chuyển động với vận tốc

v

v

Hình 2.4: Sơ đồ tác dụng lực lên ôtô khi phanh Trong đó:

G : trọng lượng ôtô đặt tại trọng tâm của xe

Z Z

,

F F f1, f2: Lực cản lăn của bánh xe trước và sau

F F p1, p2 : Lực phanh sinh ra ở bánh xe trước và sau

F f : Lực quán tính

F

L : Chiều dài cơ sở của xe

 Lực quán tính F j sinh ra do khi phanh sẽ có gia tốc chậm dần, F j đặt tại trọng tâm và cùng chiều chuyển động, và F j được xác định theo biểu thức sau:

j p : Gia tốc chậm dần khi phanh



 Khi phanh thì lực cản không khí

F

qua, sự bỏ qua này chỉ gây sai số khoảng 1,5÷2%

 Bằng cách lập các phương trình cân bằng mô men của các lực tác dụng lên ôtô khi phanh đối với các điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường A và B ta có thể xác định các phản lực thẳng góc

Z

Z

Ta có phương trình mômen tại điểm A:

L





Nhận xét : các phản lực tiếp tuyến tại bánh xe là hàm bậc nhất đối với lực phanh và phụ

thuộc vào trọng lượng ôtô khi phanh và tọa độ trung tâm

 Thay giá trị F j từ công thức (2.4) vào (2.5), (2.6) ta được :

1

( j h

)



ta có:

max

.

p

F  G 

Nhận xét: 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 quá trình phanh lại thay đổi do có lực quán tính F j tác dụng

Vậy để phanh có hiệu quả nhất thì tỷ số giữa các lực phanh ở các bánh xe trước và lực phanh ở các bánh xe sau sẽ là:

.

Nhận xét: Tỷ số lực phanh bánh xe trước – sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe và

gia tốc chậm dần khi phanh Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là điều kiện không thể vì: trên xe tải trọng lớn kết hợp với hệ thống treo làm thay đổi chiều cao trọng tâm khi xe chuyển động





tác dụng vào xylanh phanh mà có thể điều chỉnh được, vì vậy ta phải lắp thêm bộ điều hoà lực phanh trong hệ thống phanh ôtô

2.5 Các chỉ tiêu đánh giá chất lượng của quá trình phanh [2]

Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh ta phải xét đến các yếu tố sau:









Nhận xét : Tỷ số lực phanh bánh xe trước – sau phụ thuộc toạ độ trọng tâm của xe và

gia tốc chậm dần khi phanh Để tỷ số này không thay đổi trong suốt quá trình phanh là điều kiện không thể vì: trên xe tải trọng lớn kết hợp với hệ thống treo làm thay đổi chiều cao trọng tâm khi xe chuyển động

2.5.1 Gia tốc chậm dần khi phanh

Gia tốc chậm dần đều khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh Khi phân tích các lực tác dụng lên ôtô, có thể viết phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô như sau:

F : Lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực cản lại chuyển động của ôtô có giá trị rất bé so với lực phanh Vì thế có thể bỏ qua các lực cản F f;

F

có phương trình:

Khi đó lực phanh lớn nhất F pmax sinh ra tại bánh xe được xác định theo biểu thức :









 0, 75 0,8 

2.5.2 Thời gian phanh

Thời gian phanh cũng là một trong những chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt Để xác định thời gian phanh cần sử dụng công thức sau:

Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất chỉ cần tích phân dt trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu

v

v

min 1

.

i

v t

v

v

Từ biểu thức (2.18) ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ôtô, phụ thuộc vào hệ số





Để thời gian phanh nhỏ cần giảm



2.5.3 Quãng đường phanh

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng, thực tế nhất để đánh giá chất lượng phanh của ôtô So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan, tạo điều kiện dễ dàng cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ôtô trên đường

Quãng đường phanh nhỏ nhất được xác định bằng cách tích phân dshai vế của biểu thức (2.19) với giới hạn từ

v

v

.

2

i

v S

g







Từ biểu thức trên ta thấy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào:



v









Muốn giảm quãng đường phanh thì ta cần phải giảm 

ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn Ta thấy ở biểu thức trên

S

phụ thuộc vào





S

thuộc vào trọng lượng toàn bộ của ôtô G

Ta có đồ thị thể hiện sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt đầu phanh

v

Hình 2.5.3 : Đồ thị chỉ sự thây đổi quảng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu

phanh

v

Từ đồ thị thấy rằng:

Ở vận tốc bắt đầu phanh

v

v

Hệ số bám



2.5.4 Lực phanh và lực phanh riêng

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở bánh xe được xác định theo biểu thức:

p p

b

M F

r

Trong đó:

F p : Lực phanh của ôtô

M p : Mômen phanh của các cơ cấu phanh

Lực phanh riêng

F

của ôtô:

p

F F

Từ biểu thức trên ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng giá trị hệ số bám



Về mặt lý thuyết thì: trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực đại có thể đạt giá trị 75 ÷ 80% Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều khoảng 45% đến 65%

Nhận xét: Trong các chỉ tiêu đánh giá chất lượng phanh thì chỉ tiêu quãng đường

phanh là đặc trưng nhất và có ý nghĩa quan trọng nhất Vì quãng đường phanh cho phép người lái hình dung được vị trí xe sẽ dừng trước một chướng ngại vật mà họ phải xử trí để

khỏi xảy ra tai nạn khi người lái xe phanh ở tốc độ ban đầu nào đấy

2.6 Phân bố lực và mô men phanh

Muốn phanh hiệu quả nhất thì lực phanh sinh ra ở bánh xe trước F1 và ở các bánh xe sau F 2 phải thỏa mãn :

1 2

.

Nếu coi bán kính bánh xe trước là

r

r

trình phanh ta có thể viết quan hệ giữa mô men phanh ở các bánh xe trước M 1 và M 2

2 1

.

M - Mô men phanh sinh ra ở các bánh xe cầu sau

Mômen phanh cần sinh ra ở các bánh xe trước M 1 và các bánh xe sau M 2 có thể xác định

từ điều kiện bám theo biểu thức sau :

1 1

.

( )

Đối với ôtô dùng phanh cơ điện sử dụng motor thì quan hệ giữa mô men phanh sinh ra ở bánh xe và mô men motor sinh ra dẫn động phanh được biểu thị như sau :

M

 M

M

 M

1

,

M M

Từ biểu thức (2.29) và (2.30) ta có thể xác định quan hệ giữa mômen phanh trước và phanh sau :

2 2

p motor

M M

(2.31) Như vậy để đảm bảo sự phanh lý tưởng thì quan hệ giữa mômen trong dẫn động phanh sau và dẫn động phanh trước phải tuân thủ theo đồ thị chỉ trên (hình 2.6.2) đồ thị này được gọi là đường đặc tính lý tưởng của điều hòa lực phanh

Hình 2.6.2: Đồ thị quan hệ giữa mômen trong dẫn động phanh đảm bảo sự phanh lý

tưởng

1 – đầy tải , 2 – không tải

2.7 Giản đồ phanh và chỉ tiêu phanh thực tế

Các công thức xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh mang tính lý thuyết, trong điều kiện lý tưởng, tức là khi phanh thì áp suất chất lỏng có giá trị cực đại tại thời điểm bắt đầu phanh, không kể thời gian phản ứng của người lái

Để xác định được quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các

đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh sinh ra ở bánh xe với thời gian t Đồ thị này được gọi là ‘‘giản đồ phanh ’’ Giản đồ phanh được xây dựng bằng thực nghiệm, qua giản đồ phanh ta phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh

Giản đồ phanh là quan hệ giữa lực phanh F p với thời gian

t

gia tốc chậm dần j với thời gian

t

Hình 2.7: Giản đồ phanh Quan sát ta thấy:

Điểm O : Lúc người lái nhìn thấy chướng ngại ở phía trước và nhận thức được cần phải phanh

t





t

t

t





t

t

công thức:

1 min

.

i

v t

g







Trong thời gian

t

t

Khi ôtô dừng hoàn toàn rồi mới nhả phanh thì thời gian

t

đến quãng đường phanh nhỏ nhất Vậy quá trình phanh kể từ khi người lái xe nhận được

tín hiệu cho đến khi ôtô dừng hẳn kéo dài thời gian t như sau:

t     t

t

t

t

Quan sát trên giản đồ phanh ta thấy :

Ở thời gian

t

t

j

p

F và gia tốc chậm dần j bắt đầu tăng lên từ điểm A là điểm khởi đầu của thời gian

t

t

suốt thời gian

t

t

thời gian

t

Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t2 của dẫn động phanh thì quãng đường phanh

thực tế tính từ khi tác dụng lên bàn đạp phanh cho đến khi ôtô dừng hẳn được xác định theo công thức sau:

2 1

1 2

.

S

Trong thực tế khi sử dụng má phanh bị mòn và điều chỉnh phanh không đúng sẽ làm cho quãng đường phanh lớn và gia tốc chậm dần khi gia tốc giảm 10 ÷ 15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng

Những qui định về hiệu quả phanh được Bộ Giao thông vận tải Việt Nam quy định rõ trong “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ” trình bày ở bảng sau:

Bảng 2.1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường

2.8 Tổng quan phanh cơ điện – phanh nêm điện tử EWB của Siemens

Phanh nêm điện tử EWB với tên tiếng Anh là Electronic Wedge Brake

Hình 2.8: Cơ cấu phanh nêm điện [3]