1 KHOA ĐỘNG LỰC BỘ MÔN GẦM Ô TÔ GIÁO TRÌNH THAM KHẢO HỆ THỐNG PHANH HIỆN ĐẠI TRÊN Ô TÔ TP HCM , 03/2020 MỤC LỤC TÊN MÔN HỌC HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ HIỆN ĐẠI 5 CHƢƠNG 1 CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG PHANH 6[.]
CƠ SỞ LÝ THUYẾT HỆ THỐNG PHANH
Chương này trình bày cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh, bao gồm các lực và mô men tác động lên bánh xe chủ động Nó cũng đề cập đến lực phanh sinh ra tại bánh xe, các điều kiện cần thiết để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu, cùng với các tiêu chí đánh giá chất lượng phanh như gia tốc chậm dần, thời gian phanh, quảng đường phanh, lực phanh và lực phanh riêng.
Sau khi hoàn thành chương này, sinh viên sẽ nắm vững các lực tác động lên bánh xe trong nhiều chế độ khác nhau và hiểu rõ các tiêu chí đánh giá chất lượng hệ thống phanh trên ô tô hiện nay.
1.1 Lực và mô men tác động lên bánh xe trong mặt phẳng dọc
Các khái niệm cơ bản:
m Khối lượng tính bằng kg
Ví dụ: m = 750 kg; a = 2,2 m/s2; F =? N Đáp án: F = ma = 750(kg).2,2(m/s 2 ) = 1650 kg.m/s 2 = 1650 (N)
Chiều của lực: chiều hướng về tâm trái đất
G, FG Trọng lượng tính bằng N
m: Khối lượng tính bằng kg
g: Gia tốc trọng trường tính bằng m/s 2
Ví dụ: m = 5000 kg; G = ? kN Đáp án: G = m.g = 5000 (kg) 9,81 (m/s 2 )= 49 050 (kg.m/s 2 )= 49.050 N = 49,05 kN
TĂNG TỐC, GIẢM TỐC TRONG CHUYỂN ĐỘNG
Khi chuyển động với gia tốc không đôi từ vận tốc V 1 đến V 2 Giá trị vận tốc sẽ thay đổi theo thời gian
a: gia tốc (Tăng tốc cũng như giảm tốc tính bằng m/s2)
s: Quãng đường tăng tốc cũng như quãng đường giảm tốc (quãng đường phanh) tính bằng m
t: Thời gian tăng tốc cũng như thời gian giảm tốc (thời gian phanh) tính bằng s
V1: Vận tốc nhỏ hơn tính bằng m/s
V2: Vận tốc lớn hơn tính bằng m/s
Ví dụ: V 1 = 20 km/h (5,6 m/s); s = 75 m; V2 = 105 km/h (29,2 m/s); a = ? m/s2 Đáp án:
Tổng mô-men của các lực quay theo chiều kim đồng hồ bằng tổng mô-men của các lực quay ngược chiều kim đồng hồ, thể hiện nguyên tắc cân bằng mô-men.
F1, F2: Lực tính bằng N r1, r2: Cánh tay đòn tính bằng m ÁP SUẤT
p: Độ lớn áp suất đo bằng N/cm2
F: Độ lớn lực đo bằng N
A: Diện tích đo bằng cm2
Ví dụ: p = 45 bar; F = 22,62 kN; Đường kính pít-tông d = ? mm
p: Áp suất chất lỏng đo bằng N/cm 2
FN: Lực tác dộng, Lực pít-tông đo bằng N
A: Diện tích tiết diện pít-tông cm 2
d: Đường kính pit-tông đo bằng cm
Trong hệ thống khép kín thì áp suất tại mỗi vị trí có độ lớn bằng nhau
p: Áp lực chất lỏng đo bằngN/cm2
F1: Lực tác dụng lên piston bơm N
F2: Lực tác dụng lên piston làm việc N
A1: Diện tích của piston bơm cm 2
A2: Diện tích của piston làm việc cm 2
d1: Đường kính của piston bơm cm
d2: Đường kính của piston làm việc cm
s1: Quãng đường của piston bơm cm
s2: Quãng đường của piston làm việc cm
1.1.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe
Khi người lái nhấn bàn đạp phanh, cơ cấu phanh tạo ra mô men ma sát, hay còn gọi là mô men phanh \(M_p\), để hãm bánh xe Đồng thời, tại bánh xe sẽ xuất hiện phản lực tiếp tuyến \(P_p\).
- Chiều PP ngược chiều chuyển động
- Phương song song với mặt phẳng nằm ngang
- Điểm đặt tại tâm diện tích tiếp xúc giữa lốp và đường
Xét tại một bánh xe như hình vẽ
Hình 1.1: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xe khi phanh
Trong đó : MP: mô men phanh tác dụng lên bánh xe
P P : lực phanh tác dụng tại điểm tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường
M jb: Mô men quán tính của bánh xe
Z b: Phản lực của bánh xe r b: bán kính làm việc trung bình của bánh xe
- Khi đó lực phanh PP được xác định theo công thức: p p b
- Do đó lực phanh lớn nhất bị giới hạn bởi điều kiện bám giữa bánh xe với mặt đường : P pm ax P j Z b j (2.2)
Ppmax : Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe với mặt đường
Pj: Lực bám giữa bánh xe với mặt đường
Zb: Phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe
: Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường
Khi phanh, bánh xe chuyển động với gia tốc chậm dần, dẫn đến sự xuất hiện của mô men quán tính \$M_{jb}\$ tác dụng theo chiều chuyển động của bánh xe Đồng thời, mô men cản lăn \$M_f\$ cũng tác động ngược lại với chiều chuyển động, giúp hãm bánh xe Do đó, lực hãm tổng cộng khi phanh bánh xe được xác định bởi các mô men này.
Trong quá trình phanh ô tô, mô men phanh tăng lên có thể dẫn đến hiện tượng trượt lê bánh xe Khi bánh xe trượt hoàn toàn, hệ số bám giảm xuống mức thấp nhất, làm giảm hiệu quả phanh Nếu bánh xe trước bị trượt, tính dẫn hướng sẽ bị mất, trong khi trượt ở bánh sau sẽ làm giảm tính ổn định Để ngăn chặn hiện tượng trượt lê bánh xe, ô tô hiện đại được trang bị bộ chống bó cứng bánh xe khi phanh.
1.1.2 Điều kiện đảm bảo sự phanh tối ƣu
Giả sử ô tô chuyển động với vận tốc v1, khi phanh thì v1 giảm dần và gia tốc j