Yêu cầu: Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột
TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH
Công dụng, phân loại, yêu cầu
Hệ thống phanh ôtô đóng vai trò quan trọng trong việc giảm tốc độ và dừng xe an toàn, đồng thời giữ xe đứng yên trên đường trong thời gian dài Đây là hệ thống an toàn thiết yếu, đảm bảo sự di chuyển an toàn cho ôtô, nâng cao năng suất vận tải và hiệu quả khai thác.
Hệ thống phanh được phân chia theo tính chất hình thành hệ thống phanh
* Theo đặc điểm điều khiển được chia thành:
- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe,
- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng,
Phanh bổ trợ, bao gồm phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ, được sử dụng để giảm bớt một phần động năng của ô tô trong những tình huống cần phanh lâu dài, chẳng hạn như khi xuống dốc dài.
* Theo kết cấu của cơ cấu phanh được chia ra: cơ cấu phanh tang trống, cơ cấu phanh đĩa, cơ cấu phanh dải
Hệ thống phanh được phân loại thành nhiều loại, bao gồm: phanh dẫn động bằng cơ khí, phanh dẫn động bằng thủy lực, phanh dẫn động bằng khí nén, và phanh dẫn động liên hợp, kết hợp giữa cơ khí, thủy lực và khí nén Ngoài ra, còn có hệ thống phanh dẫn động có trợ lực để tăng cường hiệu quả phanh.
* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh
Hệ thống phanh ôtô được cải tiến để nâng cao chất lượng điều khiển khi phanh, bao gồm các bộ điều chỉnh lực phanh như bộ điều hòa lực phanh và bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh ABS) Hệ thống ABS còn có thể tích hợp các liên hợp điều chỉnh như hạn chế trượt quay và ổn định động học, nhằm cải thiện khả năng cơ động và ổn định của ôtô khi không tác động lên phanh.
Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:
- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm,
Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi với lực tác dụng lên bàn đạp hoặc cần kéo điều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.
- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp,
- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh,
- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng,
- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lực bàn đạp khác nhau,
- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc,
Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống phanh là rất quan trọng, đặc biệt trong mọi tình huống sử dụng, ngay cả khi một phần của hệ thống dẫn động điều khiển gặp hư hỏng.
Kết cấu hệ thống phanh ô tô
Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh
Hệ thống phanh trên ô tô rất đa dạng, tuy nhiên chúng có bộ phận cơ bản sau:
- Nguồn năng lượng: Lực cơ bắp (thông qua bàn đạp, cần kéo) đối với điều khiển trực tiếp; Áp suất khí nén đối với điều khiển gián tiếp
Dẫn động phanh là hệ thống bao gồm các bộ phận và chi tiết có chức năng truyền năng lượng từ cơ cấu điều khiển hoặc nguồn cung cấp đến cơ cấu phanh, đảm bảo hoạt động hiệu quả trong các chế độ phanh khác nhau.
- Cơ cấu phanh: thông qua lực lực tác động c
- Trợ lực phanh: được trang bị trên tất cả các ôtô hiện đại
Hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS) đã trở thành trang bị tiêu chuẩn cho các ô tô hiện đại, tùy thuộc vào thị trường và nhu cầu của khách hàng.
Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ô tô dựa vào lực ma sát giữa má phanh và đĩa phanh hoặc trống phanh Khi người lái đạp phanh, lực tác động được truyền xuống xi lanh chính, làm cho các piston chuyển động và tạo ra áp suất dầu Áp suất này sẽ được truyền qua hệ thống đường ống dẫn dầu phanh đến các xi lanh con, nơi nó biến thành lực tác động để ép má phanh vào đĩa phanh hoặc trống phanh Lực ma sát giữa các bộ phận này giúp giảm tốc độ và dừng xe theo ý muốn của người lái Khi không còn tác động vào bàn đạp phanh, xi lanh phanh sẽ đẩy dầu ngược trở lại xi lanh chính, tạo ra cơ chế nhả phanh, giúp xe trở lại vận tốc mong muốn.
1.2.1 Cơ cấu phanh a Cơ cấu phanh đĩa
Cơ cấu phanh đĩa là hệ thống phanh thường thấy trên ô tô con, ô tô du lịch và một số ô tô tải nhỏ Hệ thống này chủ yếu có hai loại dựa trên cách bố trí piston và xy lanh: phanh đĩa với xy lanh cố định và phanh đĩa với xy lanh di động Phanh đĩa có xy lanh cố định là một trong những loại phổ biến nhất.
Giá đỡ xy lanh với piston cố định trên đầu trục bánh xe giúp piston tác động đều từ hai bên, ép tấm má phanh vào đĩa phanh Cách bố trí này tạo ra mômen ma sát ổn định và thời gian chậm tác dụng ngắn, thường được sử dụng trên các ô tô con cao cấp Hình 1.2 thể hiện kết cấu của cơ cấu phanh đĩa với giá xy lanh cố định.
Hình 1.2: Cơ cấu phanh đĩa có giả xy lanh cố định
1 Má phanh 2 Càng phanh cố định 3 Pít tông phanh 4 Đĩa phanh
Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh là khi áp lực dầu từ xi lanh phanh chính gia tăng, dầu sẽ được dẫn qua các van chia tới xy lanh bánh xe, đẩy piston dịch chuyển và ép má phanh vào đĩa phanh để thực hiện quá trình phanh Khi không còn áp lực trong đường ống, các piston sẽ tự hồi vị nhờ lực đàn hồi, giúp má phanh tách ra khỏi đĩa phanh và quay tự do Ưu điểm của hệ thống này là tính hiệu quả và khả năng tự phục hồi sau khi phanh.
- Độ cứng vững cao: Do không có các chi tiết trượt, giúp hệ thống phanh hoạt động ổn định hơn
- Mô-men phanh ổn định: Ít bị ảnh hưởng bởi sự thay đổi hệ số ma sát, giúp bánh xe hoạt động ổn định ngay cả ở nhiệt độ cao
- Khả năng thoát nhiệt tốt: Giúp giảm nguy cơ quá nhiệt khi phanh liên tục
- Dễ bảo trì: Việc thay thế má phanh đơn giản hơn so với phanh tang trống
- Chi phí cao: Do kết cấu phức tạp hơn, thường chỉ được sử dụng trên các dòng xe hiệu suất cao
- Khả năng chống bụi kém: Đĩa phanh không được che kín hoàn toàn, dễ bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn và đất cát
Nhiệt độ làm việc của hệ thống phanh đĩa thường cao do khe hở giữa má phanh và đĩa phanh rất nhỏ, dẫn đến tấm ma sát bị nóng hơn so với phanh tang trống Hơn nữa, cơ cấu phanh đĩa sử dụng xy lanh di động, góp phần vào hiệu suất phanh tối ưu.
Một kết cấu cơ cấu phanh đĩa có giá xy lanh di động được thể hiện trên hình 1.3
Hình 1.3 cơ cấu phanh có đĩa di động
1 Đĩa phanh 2 Càng phanh 3 Dầu phanh 4 Pít tông phanh 5 Má phanh di động 6 Má phanh cố định 7 Giá dẫn hướng
Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh là khi phanh, dầu từ xy lanh chính được truyền đến xy lanh bánh xe Lúc này, dầu tác động lên piston, ép má phanh vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá xy lanh dịch chuyển ngược lại, làm cho má phanh tiếp xúc với mặt bên kia của đĩa phanh để thực hiện phanh bánh xe Khi ngừng phanh, áp lực lên piston không còn duy trì, dẫn đến việc các má phanh không còn ép sát vào đĩa phanh.
Phớt làm kín bằng cao su trên piston có tác dụng quan trọng trong việc giữ cho piston quay trở lại vị trí ban đầu nhờ vào khả năng biến dạng và đàn hồi Khi piston di chuyển, má phanh sẽ tách khỏi đĩa phanh với khoảng cách 0,01-0,015mm, cho phép nó quay tự do Điều này mang lại nhiều ưu điểm cho hệ thống phanh.
Thiết kế đơn giản: Ít chi tiết hơn so với loại cố định, giúp giảm chi phí sản xuất và bảo trì
Khả năng tự điều chỉnh: Giá xy lanh di động có thể dịch chuyển, giúp má phanh tiếp xúc đều với đĩa phanh, cải thiện hiệu suất phanh
Giảm trọng lượng: Nhẹ hơn so với loại cố định, giúp giảm tải trọng tổng thể của xe
Dễ dàng lắp đặt: Phù hợp với nhiều loại xe khác nhau, đặc biệt là xe du lịch
Nhược điểm: Độ cứng vững thấp hơn: Do có bộ phận di động, hệ thống có thể kém ổn định hơn so với loại cố định
Hiệu suất phanh có thể giảm: Khi sử dụng lâu dài, giá xy lanh di động có thể bị mòn, ảnh hưởng đến khả năng phanh
Bánh phanh tang trống dễ bị ảnh hưởng bởi bụi bẩn do không có lớp bảo vệ kín hoàn toàn, khiến bụi có thể xâm nhập và làm giảm hiệu quả phanh.
Cơ cấu phanh tang trống được sử dụng phổ biến trên xe tải nhỏ, xe tải trung bình và một số loại xe du lịch Hệ thống này hoạt động bằng cách sử dụng guốc phanh cố định, tạo ma sát giữa mặt trụ của tang trống và các má phanh khi tang trống quay cùng bánh xe, từ đó thực hiện quá trình phanh hiệu quả.
Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:
- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)
- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)
- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)
- Guốc phanh tự cường hóa hai chiều quay (e)
Các dạng này có thể phân loại theo cơ cấu điều khiển, bao gồm guốc phanh từ hệ thống dẫn động khí nén, thủy lực và cơ khí.
Hình 1.4: Cơ cấu phanh tang trống
* Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
Hình 1.5: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục
1 Chụp cao su chắn bụi 2 Xy lanh 3 Mâm phanh 4 Lò xo 5 Tấm kẹp 6 Guốc phanh 7 Má phanh 8 Bulông điều chỉnh 9 Bạc lệch tâm 10 Cam lệch tâm 11 Tang trống (trống phanh)
Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phanh bao gồm mâm phanh được cố định trên mặt bích của dầm cầu, với các guốc phanh đặt trên các trục lệch tâm Dưới tác dụng của lò xo hồi vị, các má phanh luôn được ép chặt vào hai pít tông của xy lanh phanh, đảm bảo hiệu suất làm việc tối ưu Các má phanh luôn tỳ sát vào cam lệch tâm, tạo ra lực phanh hiệu quả.
Cam lệch tâm và trục lệch tâm điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh Các tấm ma sát được gắn trên bề mặt guốc phanh, trong khi lò xo giữa các pít tông của xy lanh giữ cho pít tông luôn tiếp xúc chặt chẽ với guốc phanh.
Trên bề mặt các guốc phanh có gắn các má phanh, để cho các má phanh mòn đều nhau thì guốc phanh phía trước có má phanh dài hơn
Giới thiệu về xe Toyota Camry 2.0Q 2025
1.3.1 Tổng quan về xe Toyota Camry 2.0Q 2025
Cho đến nay Toyota Camry thế hệ mới phân phối tại Việt Nam với 03 phiên bản gồm Camry 2.0Q (xăng), Camry 2.5HEV MID và Camry 2.5HEV TOP
Toyota Camry 2025, thế hệ thứ 9, đã trải qua một cuộc đại tu toàn diện với kiểu dáng mới mẻ, cabin được thiết kế lại hiện đại và một hệ truyền động hybrid độc quyền được cải tiến.
Gói an toàn Toyota Safety Sense 3.0 được trang bị trên tất cả các phiên bản của Camry 2025, mang đến nhiều tính năng hiện đại như cảnh báo tiền va chạm, kiểm soát hành trình thích ứng, hỗ trợ giữ làn đường, hỗ trợ biển báo đường, đèn pha tự động thích ứng, giám sát điểm mù và cảnh báo phương tiện cắt ngang phía sau.
1.3.2 Thông số kỹ thuật Toyota Camry 2.0Q 2025
Hình 1.15: tuyến hình xe Toyota Camry 2.0Q 2025
Thông số kỹ thuật xe Toyota Camry 2025
Chiều dài toàn bộ (mm) 4885
Chiều rộng toàn bộ (mm) 1840
Chiều cao toàn bộ (mm) 1445
Chiều dài cơ sở (mm) 2825
Chiều rộng trước/sau (mm) 1580/1605
Bán kính vòng quay tối chiểu 5.8
Khối lượng toàn tải (Kg) 2030
Khối lượng không tải (Kg) 1555
Bảng 1.1:Kích thước và trọng lượng
Dung tích bình nhiên liệu (lít) 60
Kiểu động cơ 6AR-FSE
Dung tích động cơ (cc) 2494
Công nghệ động cơ DOHC
Công suất cực đại (hp/rpm) 123/6500
Tốc độ tối đa (km/h) 210
Mômen xoắn cực đại (Nm/Rpm) 199/4600
Hệ thống nhiên liệu Máy xăng
Nhiên liệu sử dụng Xăng
Khí thải tiêu chuẩn Euro 4
Bảng 1.2: Động cơ và hộp số
Hệ thống treo trước MacPherson
Hệ thống treo sau 2 liên kết và thanh cân bằng
Phanh trước Đĩa tản nhiệt/Ventilated disc
Phanh sau Đĩa đặc/Solid disc
Hệ thống lái trợ lực Trợ lực tay lái điện tử (EPS)
Loại La-zăng Hợp kim nhôm
Hệ thống dẫn động Dẫn động cầu trước (FWD)
Chống bó cứng phanh (ABS) Có
Phân bổ lực phanh điện tử (EBD) Có
Hỗ trợ phanh khẩn cấp (BA) Có Đèn báo phanh khẩn cấp (EBS) Có
Cân bằng điện tử (ESP) Có
Kiểm soát độ bám đường (TRC) Có
Phanh tay điện tử Có
Khoá cửa tự động khi vận hành Có
Khoá cửa điều khiển từ xa Có
Cảnh báo chống trộm Có
Mã hoá chống sao chép chìa khoá Có
Nhắc thắt dây an toàn hàng ghế trước Có
Móc ghế an toàn cho trẻ em ISO FiX Có
Bàn đạp phanh tự đổ Có
Hệ thống hỗ trợ khởi hành ngang dốc (HAC) Có
Hệ thống cân bằng điện tử (VSC) Có
Hệ thống hỗ trợ đỗ đèo (DAC) Có
Bảng 1.4 : Hệ thống an toàn
Lựa chọn phương án thiết kế
Dựa theo những phân tích hệ thống phanh trên ô tô và xe tham khảo Toyota Camry 2.0Q
2025, em lựa chọn phương án thiết kế như sau:
- Dẫn động phanh thủy lực, trợ lực chân không, hai dòng độc lập chéo nhau
- Cơ cấu phanh đặt ở bánh xe gồm:
+ Cơ cấu phanh bánh trước: sử dụng phanh đĩa có giá di động
+ Cơ cấu phanh bánh sau: sử dụng phanh đĩa có giá di động
THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ
tính toán cơ cấu phanh
2.2.1 tính toán cơ cấu phanh trước
Xác định kích thước cơ bản của đĩa phanh:
Hình2.2: Sơ đồ xác định kích thước đĩa phanh
1 Vành bánh xe; 2 Giá xy lanh; 3 Đĩa phanh Đường kính đĩa phanh phải đảm bảo khả năng lắp lọt cơ cấu phanhh trong vành bánh xe Như vậy, đường kính đĩa phanh phải thỏa mãn điều kiện sau:
Dv : Đường kính vành bánh xe δv : Đọ dày vành bánh xe δv = 5 (mm) Δđ-v : Khe hở giữa đĩa và vành bánh xe Δđ-v = 30 ÷50 (mm)
Hình 2.3: Sơ đồ xác định kích thước má phanh trước
- Bán kính bên ngoài tấm ma sát (R n ):
- Bán kính bên trong tấm ma sát (R t ):
- Bán kính trung bình (R tb ):
Bán kính trung bình tấm ma sát hay bán kính đặt lực ma sát được xác định như sau:
- Độ dày đĩa phanh: δd = 18 ÷ 22 (mm), chọn δd = 18 (mm) (2.10)
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh: δ 𝑥1 = 0,065 ÷ 0,1 (mm), chọn δ 𝑥1 = 0,1 (mm) (2.11)
- Bề rộng của má phanh:
Bề rộng của má phanh được xác định gần đúng
- Góc ôm của tấm ma sát (α):
Hình 2.4: Góc ôm tấm ma sát
Phương trình lực tác dụng lên ma phanh theo công thức:
𝑀 𝑝1 : Momen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh trước
𝐹 𝑚𝑠 : Lực ma sát sinh ra ở một má phanh
𝑁 : Áp lực thẳng đứng tại một cơ cấu phanh
𝑅 𝑡𝑏 : Bán kính trung bình của đĩa phanh
Thừa nhận quy luật phân bố đều áp lực trên má phanh Với [𝑞]: Áp suất cho phép, chọn [𝑞]
S : Diện tích một má phanh, được tính gần đúng:
𝑒 : Bề rộng của má phanh
𝐿 𝑡𝑏 : Độ dài trung bình của má phanh
Góc ôm của tấm ma sát là:
*Xác định lực ép cần thiết :
Hình 2.5: Sơ đồ xác định lực ép cần thiết phanh trước
- Lực ép, ép má phanh vào đĩa phanh trước:
2.2.2 tính toán cơ cấu phanh sau:
Hình 2.6: Sơ đồ xác định kích thước má phanh trước
- Đường kính đĩa phanh được tính như ở phần 2.2.1 với 𝐷 đ = 322 (𝑚𝑚)
- Bán kính bên ngoài tấm ma sát (R n ):
- Bán kính bên trong tấm ma sát (R t ):
- Bán kính trung bình (R tb ):
Bán kính trung bình tấm ma sát hay bán kính đặt lực ma sát được xác định như sau:
- Độ dày đĩa phanh: δd = 18 ÷ 22 (mm), chọn δd = 18 (mm) (2.20)
- Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh: δ 𝑥1 = 0,065 ÷ 0,1 (mm), chọn δ 𝑥1 = 0,1 (mm) (2.21)
- Bề rộng của má phanh:
Bề rộng của má phanh được xác định gần đúng
- Góc ôm của tấm ma sát (α):
Góc ôm của tấm ma sát là:
*Xác định lực ép cần thiết phanh sau
Hình 2.7: Sơ đồ xác định lực ép cần thiết
- Lực ép, ép má phanh vào đĩa phanh trước:
Tính toán thiết kế dẫn động phanh
2.3.1 tính toán xy lanh bánh xe
Sơ đồ các lực tác dụng lên đĩa phanh được trình bày như hình:
Hình 2.8: Sơ đồ lực tác dụng lên đĩa phanh
P : Lực ép cần thiết để ép má phanh vào đĩa phanh
Fms : Lực ma sát của các má phanh lên đĩa phanh
Rt : Bán kính trong tấm ma sát
Rn : Bán kính ngoài tấm ma sát
Rtb : Bán kính trung bình tấm ma sát a, Cơ cấu phanh trước
- Lực ép của má phanh vào đĩa phanh còn được xác định theo công thức:
𝑃 0 : Áp suất chất lỏng trong hệ thống, 𝑃 0 = 500 ÷ 800 (𝑁 𝑐𝑚⁄ 2 ) Chọn
𝑃 0 = 800 (𝑁 𝑐𝑚⁄ 2 ) d : Đường kính xi lanh bánh xe
- Đường kính xylanh bánh xe trước:
⇒ Chọn 𝑑 𝑡 = 47 (𝑚𝑚) b, Cơ cấu phanh sau
- Đường kính xy lanh bánh xe sau
2.3.2.Xác định và phân phối tỷ số truyền của dẫn động
Hình 2.9: Sơ đồ tính toán dẫn động phanh
Tỷ số truyền của hệ thống dẫn động phanh thủy lực (𝑖 𝑑đ )
𝑖 𝑏đ : Tỷ số truyền bàn đạp, 𝑖 𝑏đ = 𝑙 2
𝑖 𝑡𝑙 : Tỷ số truyền thủy lực, 𝑖 𝑡𝑙 = 𝑑 2
Từ hành trình tự do của bàn đạp (𝑆 𝑡𝑑 ):
𝑆 𝑡𝑑 = (𝛿 0 − 𝛿 1 ) 𝑖 𝑏đ Suy ra tỉ số truyền bàn đạp:
𝛿 0 : Khe hở giữa piston của xylanh chính và thanh đẩy nối với bàn đạp 𝛿 0 (1,5 ÷ 2.0), chọn 𝛿 0 = 1,5 (mm);
Hành trình chạy không của piston xylanh chính được xác định từ vị trí ban đầu của piston (khi chưa đạp phanh) đến vị trí piston khi cuppen đóng hoàn toàn lỗ dầu từ bính chứa vào khoang xylanh chính, thường bằng đường kính của lỗ dầu Giá trị của hành trình này được chọn là 𝛿 1 = 1,5 mm, trong khoảng từ 1,5 đến 2,0 mm.
𝑆 𝑡𝑑 : Hành trình tự do của bàn đạp, chọn hành trình tự do 𝑆 𝑡𝑑 = (20 ÷ 30) mm Chọn 𝑆 𝑡𝑑 = 30 (𝑚𝑚)
𝑖 𝑏đ = 30 1,5 + 1,5= 10 Xét hành trình tổng cộng của bàn đạp (𝑆 𝑏đ ), ta có:
𝑆 𝑏đ : Hành trình bàn đạp, đối với xe ô tô con 𝑆 𝑏đ = 70 ÷ 80(𝑚𝑚) chọn
Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh rất nhỏ do tất cả các cơ cấu phanh đều sử dụng phanh đĩa Để đảm bảo hiệu suất phanh tối ưu, chọn giá trị x = 0,5 mm cho khe hở này.
Suy ra tỉ số truyền lực:
2.3.3 Tính toán xylanh phanh chính
Xylanh phanh chính có nhiệm vụ sinh ra áp suất cần thiết để đảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn bộ hệ thống
Lực Q tác dụng lên bàn đạp để tạo nên áp suất trong hệ thống xác định theo công thức:
Lực tác dụng lên bàn đạp (𝑄 𝑏đ) có thể lớn hơn giới hạn do số lần phanh ngặt chiếm từ 5 đến 10% tổng số lần phanh Đối với ô tô con, giới hạn lực Q được xác định là 50 KG Do đó, lực tác dụng lên bàn đạp có thể được chọn là 𝑄 𝑏đ = 40 KG.
𝐷 : Đường kính của xilanh phanh chính;
𝑝 0 : Áp suất cực đại cho phép trong hệ thống phanh, chọn 𝑝 0 = 80 ( 𝐾𝐺
𝑙 : Các kích thước đòn của bàn đạp, chọn 𝑙 ′
𝜂 : Hiệu suất dẫn động của thủy lực, 𝜂 = 0,92
2.3.4 Tính lực tác dụng lên bàn đạp phanh
Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh (𝑄 𝑡𝑡) để duy trì áp suất dầu trong hệ thống p được tính toán và kiểm tra theo công thức đã xác định trong các bước tính toán trước đó.
𝑄 𝑡𝑡 : Lực tác dụng lên bàn đạp phanh (N);
𝐷 : Đường kính xylanh phanh chính (m);
𝑝 : Áp suất hệ thống thủy lực, chọn 𝑝 = 80 ( 𝐾𝐺
𝜂 : Hiệu suất dẫn động của thủy lực, 𝜂 = 0,92
Kết luận:vì vậy ta phải lắp thêm bộ trợ lực phanh để giảm nhẹ cường độ đạp phanh cho người lái.
tính toán bộ trợ lực chân không
2.4.1 Xác định hệ số cường hóa
Từ công thức xác định lực tác dụng lên bàn đạp phanh là:
𝑄 𝑏đ : Lực đạp của người lái Chọn 𝑄 𝑏đ = 25 𝐾𝐺;
𝑙 : Các kích thước đòn của bàn đạp, chọn 𝑙 ′
𝜂 : Hiệu suất dẫn động của thủy lực, 𝜂 = 0,92;
𝐷 : Đường kính xylanh phanh chính, 𝐷 = 19(𝑚𝑚) = 1,9(𝑐𝑚);
𝑝 𝑖 : Áp suất dầu do người lái đạp phanh sinh ra Áp suất dầu do người lái đạp phanh sinh ra là:
Ta có áp suất do bộ cường hóa gây ra là:
𝑝 𝑐 : Áp suất dầu do bộ cường hóa sinh ra;
𝑝 0 : Áp suất dầu tổng cực đại khi phanh ngặt, chọn 𝑝 0 = 100 ( 𝐾𝐺
Hệ số cường hóa là:
Hình 2.10: Đường đặc tính của hệ thống dẫn động thủy lực có bộ cường hóa
2.4.2 Xác định các kích thước cơ bản của bộ trợ lưc
Lực do bộ trợ lực sinh ra:
0,92= 158(𝐾𝐺) Xét sự cân bằng của màng trợ lực:
𝑝 ′ : Áp suất chân không; Δ 𝑝 : Độ chênh áp giữa buồng trước và buồng sau, chọn Δ 𝑝 = 0,5 ( 𝐾𝐺
𝑐𝑚 2 ) ứng với tốc độ làm việc không tải của động cơ khi phanh;
𝐹 𝑚 : Diện tích màng trợ lực;
𝐷 𝑚 : Đường kính màng trợ lực;
𝑃 𝑙𝑥 : Lực lò xo hồi vị, 𝑃 𝑙𝑥 = 13 ÷ 15(𝐾𝐺), chọn 𝑃 𝑙𝑥 = 15(𝐾𝐺)
Kết luận: Chọn đường kính màng trợ lực: 𝐷 𝑚 = 21(𝑐𝑚) = 210(𝑚𝑚)
2.4.3 Tính lò xo bộ trợ lực (lò xo hồi vị màng cao su) a, Đường kính dây lò xo côn
𝐷 𝑡𝑏 : Đường kính trung bình của lò xo;
𝐷 1 , 𝐷 2 : Đường kính đáy nhỏ và đáy to của vòng lò xo côn, chọn 𝐷 1 50(𝑚𝑚), 𝐷 2 = 80(𝑚𝑚)
𝐾 : Hệ số tập trung ứng suất, 𝐾 = 1,1;
𝐹 : Lực ép lò xo cực đại, 𝐹 = 8 ÷ 15(𝐾𝐺), chọn 𝐹 𝑚𝑎𝑥 = 15(𝐾𝐺);
[𝜏] : Ứng suất xoắn cho phép [𝜏] = 6000( 𝐾𝐺
Thay vào công thức ta có:
Tính độ cứng lò xo (c):
𝛿 0 : Độ nén lò xo ban đầu, chọn 𝛿 0 = 5(𝑚𝑚) = 0,5(𝑐𝑚);
𝛿 𝑚𝑎𝑥 : Độ nén lò xo cực đại của lò xo khi đạp phanh hết hành trình
Ta có thể tính được 𝛿 𝑚𝑎𝑥 từ tỉ lệ hành trình bàn đạp phanh:
6= 13,33(𝑚𝑚) = 1,333(𝑐𝑚) Suy ra, độ cứng của lò xo bộ trợ lực là:
𝑐𝑚) b, Tính số vòng làm việc của lò xo:
𝜆 : Độ chuyển vị của lò xo 𝜆 = 𝛿 𝑚𝑎𝑥 = 1,333(𝑐𝑚)
𝐺 : Mô đun đàn hồi của vật liệu, 𝐺 = 8 10 5 ( 𝐾𝐺
8 6,5 2 15 ≈ 5(𝑣ò𝑛𝑔) c, Tính số vòng toàn bộ của lò xo:
𝑛 = 𝑛 0 + (1 ÷ 2) = 5 + 1 = 6(𝑣ò𝑛𝑔) d, Tính số bước của lò xo:
𝑡 = (0,15 ÷ 0,3) 𝐷 = 0,15.6,5 = 0,975(𝑐𝑚) = 9,75(𝑚𝑚) e, Chiều dài của toàn bộ lò xo:
𝑐𝑚 2 ) Nên lò xo đảm bảo yêu cầu kỹ thuật
Kiểm tra bền
2.5.1 Kiểm tra công ma sát riêng L
Công ma sát riêng xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh như sau:
Khi ô tô đang di chuyển với vận tốc V0 và dừng lại hoàn toàn (V=0), toàn bộ động năng của xe được chuyển hóa thành công ma sát L tại hệ thống phanh.
G = 19894 (N) là trọng lượng ô tô khi đầy tải
Vmax = 60 (km/h) = 16,67 (m/s) là tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh
Gọi tổng diện tích của các má phanh là FΣ ta có:
𝛼 𝑡 , 𝛼 𝑠 : Góc ôm tấm ma sát trước và sau
Vậy công ma sát riêng là:
