Luận văn khảo sát và tính toán Động lực học hệ thống dẫn Động phanh Ô tô bằng khí nén

Cho đến nay, ở nước ta các công trình nghiên cứu lính toán hệ thống phưnh khí nén thường chí dừng ở giai doạn tính toán tĩnh má chưa có các nghiên cứu dây dủ vẻ quả trình động học của đ

LOI CAM BOAN

Học viên Để Văn Trực xin có lời cam đoan về công trinh khoa học nảy của minh Toàn bộ các thông từị, số liệu trình bảy trong luận văn lá do học viên sưu tầm, tập hợp sau đó phân tích, lựa chọn để trình bay theo mục tiêu của đề tài Các

mô hình bài toán khảo sát, các phương trình tính toán, các kết quả đạt được là đo

học viên thiết lập và giải quyết dưới sự hướng dẫn của PGS.LS Nguyễn lrợng, Tioan Nếu có điều gì không đúng, học viên xin hoản toàn chịu trách nhiệm trước

Hội ding cham luận văn thạc sĩ

Tà Nội, ngày 25 tháng Ø năm 2013

Học viên

Đỗ văn Trực

MO PAU

Nên kinh tế Việt Nam dang trén da phat trién manh mé, cùng với đó là sự tăng,

nhanh vẻ sản lượng, sản xuất công nghiệp, nhu cảu tăng cao về vận tải hánh khách,

hàng hoá, dịch vụ mà trong đó ö tô đã trở thành phương tiện vận tải chú lực với tỉ trọng hơn 90% tổng lượng hàng hoá và hành khách cho các ngành kinh tế quốc dân

Sự gia tăng nhanh nhu cầu về vận chuyển hành khách trong khi điển kiện kinh tế

của đa số người đân chưa cao đã tạo điều kiên thuận lợi cho sự gia tầng nhanh chóng về số lượng xe ô tô chớ khách dặc biệt là hệ thống xe buýt trong các thành 'phả lớn như Hà Nội, thành phố Hằ Chỉ Minh Việc gia tăng phương tiện vận tải nay cing lam gia ling tai nạn giao thông gây thiệt hại lớn về người và của cho xã hội Trong các nguyên nhàn gây tai nạn đo tình trạng kĩ thuật của xe không đảm bio thì chiếm tới 52 — 75% nguyên nhân do hệ thống phanh, đo đó yêu câu đối với hệ thông phanh ngày càng được nâng cao nên cản phải được liên tục nghiên cứu, cải tiền nhằm nâng cao hiệu quả sử dụng, giứp ö tô an toản trong chuyên động

Hiện nay, các xe thể hệ mới đã sử dụng hệ thông phanh với những tính năng, chỉ

tiêu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng các qui định ngày cảng khắt khe đâm bảo an toàn

cho người, hàng hoá vận chuyên và phương tiện giao thông Trên các xe õ tô hiện

đại thường dàng hệ thống phanh khí đẫn động nhiều dòng độc lấp cũng như được

trang bị thêm các thiết bị, bỏ phận, hệ thống hỗ nhằm tăng mức độ an toàn hiệu quả

cho xe Các hệ thông phanh có trang bị bộ chồng hãm cứng bánh xe khủ phanh được

sử dụng rông rãi không chỉ đổi với xe du lịch, xe khách, xe buỷt mã còn trên các xe tái

Cho đến nay, ở nước ta các công trình nghiên cứu lính toán hệ thống phưnh khí

nén thường chí dừng ở giai doạn tính toán tĩnh má chưa có các nghiên cứu dây dủ

vẻ quả trình động học của đẫn động phanh cũng như khảo sát, phân tích các nhân tố

ảnh hướng đến quá Irình làm việc của dẫn động phanh khi rẻn Đối với dẫn động,

phanh khí nén, nhược điểm lớn nhất là thời gian chậm tác dụng của hệ thống (thời

gian phản ứng) tương đổi lớn

kở

Xuất phát từ thực tế trên, để tài: “Khảo sát và tính toán dòng lực học hệ thông, dẫn động phanh khí nén” sẽ góp một phần nhó trong quá trình nghiên cứu, cái thiện dẫn động điều khiển bê thông phanh khí nẻn

Mục dịch nghiện cửu chính của dễ tài lá nghiền cửa quả trình động lực học din

thống phanh khi nén để lam

động phanh khi nén ở trong các chế độ lảm việc của

căn cử cho việc xác định thời gian chậm tác dụng của hệ thống, từ đỏ khảo sát một

số trường hợp nhằm đánh giá mức độ chậm tác dụng của hệ thống

Tôi xin chân thành cám ơn thây giáo hướng đẫn PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan

đã lận tình giúp đỡ trong quá trình thực hiện luận van Cam ơn lập thể các thầy giáo

trong Viện Cơ khi Dộng lực, Viện đảo tạo sau đại học - Trường Dại học lách khoa

Hà Nội, các bạn củng lớp đã tận tình giúp đố, tạo điểu kiện thuận Joi trong suốt khoá học vừa qua./

Tồnh 1.6:V† trí lắp đặt bộ điều hoà lực phanh trên xe

Hình 1.7: Van hiệu chỉnh mắc nói tiếp

Hình 1.8: Van hiệu chính

Tình 1.9: Van hiệu chỉnh mắc song song

Hình 1.10:Các phương án bô trí bộ diều hòa lực phanh và van tăng tốc,

Linh 1.11: Van tổng phanh

Hình L1

lâu phanh

Hình 1,13: Liên lết giữa bầu phanh và cơ câu phanh,

Tinh 1.14: Van tăng tốc

Hình 1.15:Sơ đồ bắ trí van bảo vệ

Hinh 2.1 M46 1d diém mit khí nên

Tlinh 2.2.Tiét hau va ki hiệu của nó bên sơ đồ mã phòng

Hình 2.3 Dung tích không đổi

: Äô hình dùng (ích thay déi

A42 hình tính toán dưng tích thay đối Hình 2.6: Mô hình mội đoạn ông dẫn

Hình 2

+ Đồ thị hệ số lưu lượng H ứng với dường kinh trong của dường Ông, Tình 2.8 Sơ đề mô phỏng dòng khí qua van

Hình 2.9: Sơ đồ hai khâu D-E mắc nồi tiếp

Tình 1.10: Sơ dỗ hai khâu D-E mắc sang song

Hình 2.11: Sơ đồ mã hình hóa bầu phanh

Tình 2.12: Van tăng tốc.

Hình 3,1: Sơ dỗ hệ thông phanh khi nén trên xe buyt Deawoo-BS-090

Linh 3.2:Sơ' đề tính dẫn độnghệ thông phanh chính trên xe buýt Deauoo-9-090 Hình 3.3: Sơ đồ mô phông dẫn động phanh cầu trước

Hình 3,4: Sơ dỗ mô phông dẫn dộng phanh cầu sau

Tinh 3.5: Sơ đồ tính toán đẫn động phanh cầu sau

Hình 3.6: Sơ đồ mô phòng dẫn dộng phanh cdu ước

Hình 3.7: Dé thi qué trinh nạp khi vào bầu trước

Tình 3.8: Sơ đồ mỗ phòng dẫn động phanh cầu sau

Hình 3.9: Đà thị quả trình nạp khí bằu phanh san

Linh 3.10: Dé thi dp sudt tai 2 bdu phanh

Hình 4.1: Đồ thị các qui luật tác động nhanh

Hình 4.2: Đồ thị áp suất bầu trước kii áp suất vào thay dai hgễn tỉnh

TRình 4.2 -Dé thi dp sudt bầu trước khi áp suất vào thay đôi phi hgễn

Hình 4.3: Đã thị áp suất bầu trước khi thay đối áp suẫt nguần

Hình 4.4 Đồ thị áp xuất bầu sau khi thay đỗi áp suất nguồn

Hình 4.5 Đồ thị áp suất bầu trước khi thay đỗi áp suất nguồn và đường kinh bầu phanh

Hình 4.6 Đồ thị áp suất bầu sau khí thay đội œ3 nguôn và dường kinh bâu phanh

DANH SACH CAC BANG Bảng 2.1: Sự tương đương giữa điện và khí nên

Bảng 2.2:Các sơ đồ mạch dẫn động khí nên và các biểu thức toán học:

CHƯƠNG 1: TỎNG QUAN VĂN ĐÉ NGHIÊN CỨU

„ý do thực hiện va tim quan trọng của để tải

Ngày nay với sự phát triển không ngừng của nên kinh tế xã hội, sản xuất công nghiệp gia tăng, ngành công nghiệp ô tỏ cũng không phải là ngoại lệ Kế tr khi ra dời đến nay chiée 6 16 đóng vai trò quan trọng và cân tuết rong dời sống xã

hội Nó tạo nên một mạng lưới rộng lớn vẻ vận chuyến người và hàng hóa trên toàn

thể giới Ở Việt Nam hiện nay, do nhủ cầu vận chuyển hành khách hàng hóa ngày cảng nhiều đặc biết là đường bộ với các loại xe khách và xe tải cỡ lớn Lượng phương tiên tầng nhanh, tắc độ trung bình của các phương tiện cững ngảy một cao,

do đó yêu câu về an Loam van chuyển cho ô tô ngày cảng được chủ trọng đặc biệt là yêu cầu về hệ thống phanh Các yêu càu dối với hệ thống phanh hiện tại dã dược 'pháp lí hoá thông qua các tiêu chuẩn quốc gia và quốc tế và ngày cảng trở nên khắt kho hơn Các nhà sản xuất cũng như trung tâm nghiên cứu luôn phải cập nhật từ những yêu cầu thiết yêu đối với hệ thống phanh để đáp ửng, những tiêu chuẩn được

đưa ra Việc trang bị, bố sung những tài liệu kỹ thuật vẻ các loại xe trên là rất cân

thiết, gúp phần sử dụng và khai thắc phương tiện đại hiệu quả tốt nhật

Việc mô phỏng và tính toán hệ thẳng dẫn động phanh khí nén đề xác định

thiệu quả phanh vả từn các giải pháp nàng cao hiện quả phanh đáp ứng các tiêu chuẩn: tiện hành là rất cần thiết Phương pháp mô phỏng vả tỉnh toán với sự trợ giúp của indy lính sẽ giúp cho các nhà thiết kế tiết kiệm được thời gian và chỉ phí Trong điệu kiện còn thiểu về trang thiết bị thí nghiệm như nước ta hién nay thi phương pháp xảy thích hợp và có tính khá thi cao

Vi những lí do trên, tôi chọn dễ tài : “Khảo sát và tính toán dộng lực học hệ thông dẫn động phanh ô tô bằng khí nén” Với để tài này tôi hy vọng có thể đáp ứng được phân nào những như cầu nói trên

«© Đưa ra phương pháp tinh toán động, lực học dẫn dộng phanh khi nén trên quan

điểm mô hinh hóa

+ Tỉnhtoán động lựo học dẫn động phanh khí nén trên cơ sở xe Buyt DEAWOO- BS-090

+ Khảo sát một số trường hợp thay đổi tác động đầu vào và xác định thời gian chậm tác dụng của hệ thông nhằm đạt dược hiệu quả phanh tốt nhất

1.3 Những nghiên cứu đỗi với hệ thông phanh khi nén

TIệ thống phanh khí nén là một hệ thống rất phức tạp, là sụ ghép nói của nhiều phân tử khí động và có các chế độ làm việc đặc trưng, bản chất các hiển

tượng vật lý xây ra trong hệ thống phức tạp lại phụ thuộc vào nhiều yếu lố khác

nhau như kích thước đường ống, chất lượng lưu thông của đỏng khí, mật độ và áp suất của dùng khí và cho lới nay vẫn chưa có được những biểu thức toán học để biểu điển chính xác quá trình lưu thông của dòng không khí trong hệ thống Việc tính toán động lực học đối với hệ thống dẫn động phanh khí nén nhằm khảo sát qui

1.3.1 Tình hình nghiên cửu trên thể giới

Cáo lắc gia NF Metliuk, V.P Av-tu-sereko va nhiều tá giả khảo đã tiên bành nghiên cửu quá trình dộng lọc trong dẫn dộng khi nén vả thủy lực Hằng cách

?

sử dụng phương pháp mô phỏng tập trungdà xây đựng các phương trình mô tả sự biến đổi của lưu hrong, ap suất qua các phân tử khi động (tiết lưu, thẻ tích khi, ).các kết quả nghiên cứu này có thể đừng lam cơ sở để tỉnh Loán, khảo sát quả trình động,

"học trong một hệ dẫn dộng khi nẻn có sự nỗi ghép của nhiều phân tử khi động phức tạp

Trên các ô tô sử dụng hệ thông phanh dẫn động khi nén hiện đại, thường sứ dụng dẫn động nhiều đòng, với hệ thông phanh chính (phanh chân) thông thường sử dụng đẫn động 2 đòng, độc lập, làm tăng tính an toàn chuyển động của ô lô, nhưng, việc tỉnh toán các phần tử trong hệ thống phanh cũng phúc tạp hơn Cáo hãng sẵn xuất ð tô cũng như các trung tâm nghiên cứu cũng luôn có những nghiên cửu và tính toán cụ thể về hệ thông phanh khi nén của ô lô liện đại tuy nhiên nhưng số liệu và các công thức tỉnh toán thường it dược công bỏ rộng rãi, Sau đây lá một vải kết quả nghiên cứu tiêu biểu

1 Alexander Kramskoy, “improvement of calculation and dynamics air brake

on vehicles "Kharkiv State road - Transport University, 2006

Tổ tài gồm bến phân:

-_ Phân thứ nhất tác giả trình bảy các xu hướng chính của hệ thông phanh khí nén

- Plein the hai: trình bảy các giả thiết cơ bản khi mô hình hóa động lực học dẫn động phanh khí nén

- Phần thứ ba: mô hình hóa động lực học dẫn động phanh khi nén trên xe KrAZ~

6510 (hình 1.2)

-_ Phân thử tử: sử dụng phân mềm Matlab dé tinh toán động lực bọc dẫn động

phanh khí nén, sau đó đưa ra kết luận

2 2bigmiew Kulssza, Eraneiszek Siemienisko, Modeling the air brake systern equipped with the brake and relay valves, Bialystck University of Technology, Faculty of Mechanical Engineering Department of Automatics and Roboties, Balan, 2010.

Ở dễ tài này các tác giả trình bày mỏ hình toán học của hệ thông phanh khí iến với hai loại van thường gặp đỏ là: van phanh kép vả van relay Các tác giá đã sứ

đụng phương pháp mỗ hình hóa để tỉnh toán động lực học dẫn động phanh khí nén

trong mé hinh nay

Tác giả đã xây đụng phương trình, hệ phương trình vi phân của áp suất trong

tệ thống, đúng phản mềm Matlab đề xây dựng thuật Loán kết hợp với các thông số

của mô hình để xác định thể tích của bẫu phanh, đường kinh bau phanh, độ cứng lò

xeo Dễ tài này được đừng trong việo thiết kế mới hệ thống phanh xe tải nặng, xe

đầu kéo

1.3.2 Tình hình nghiên cứu ở Việt Nam

'Trong lĩnh vục nghiên cửu, chế tạo ô tô trong nước, đã có một số công trinh nghiên cứu tính toán các biện pháp cụ thể về đẫn động phanh khí mến, từ đó đưa ra được

các phương pháp làm giảm độ chậm tác dụng cũng như cải thiện tỉnh năng của hệ

thống

1, Tác giá Đặng Quốc Cường (ĐH SPKT IP HCM, 2012) dã nghiên cửu, mô phỏng động lực học dẫn động điều khiển hệ thống phanh khí nén trén Ro-mooc

thiểu câu Tác giả đã đưa ra được một số các phương pháp bổ trí các chỉ tiết, cụm

củữ tiết đễ dâm bão tính đồng bộ trong dẫn động phanh giữa các cầu Tuy nhiên khả

tính toán, tác giả lại coi các bẩn phanh là những thể tích không đối, do đó đã có

qt sai sé dang kế trong kết quả tính toán

006) tiến hành tính toán tĩnh và tỉnh toán động hệ thông đến động phanh khí nén trên ô lô lãi cô trung bình và cỡ

ác giá lrương Mạnh Liùng (OH G†V

lớn Trong đỏ tác giá đã lần lượt tiền hành tỉnh toán tỉnh hệ thống dẫn động và tỉnl:

ng dẫn động phanh khí nén trên máy

toán động bằng phương pháp mô phỏng hệ

tính từ đó xác dịnh các thông số của hệ thống phanh tại trạng thải tĩnh (trang thái xác lập) và các đổ thị quan hệ giữa áp suất, dịch chuyển với thời gian của phân tứ

trong hệ thống Ngoài ra việc khảo sát các thông số ảnh hưởng dé tim ra các thông,

số hợp ký cho hệ thông phục vụ cho việc tính toán thiết kế hệ thống phanh khi nén

3, Tác giá Vương Xuân Sinh (HV KTQS - 2007) tiến hành nghiên cửu, tính toán:

mê phỏng hệ thống đẫn động phanh khí nén xe Zil-130 và tính toán cải tiến hệ thông phanh khí nén từ 1 dòng thành 2 đồng độc lập Đây là hệ thẳng đơn giản, không có các van phụ trợ, cũng như trong quá trình tỉnh toán đã bố qua sự thay đổi

thể tích tức thời của các bầu phanh do đó có ảnh hưởng đến kết quả tính toán

1.4 Hưởng nghiên cửu

1.4.1 Nhiệm vụ nghiên cứu

+ Nghiên cứu các cơ sở lý thuyết vẻ hệ thống phanh khí nén

« - Nghiên cửu phương pháp mô hình hỏa dẫn dộng phanh khi nén

« Kết hợp kiến thức lý thuyết về hệ thông phanh khí nén vả kiến thức về mô hình hóa để đưa ra phương pháp tỉnh toán động lực học đẫn động phanh khí

nén trên xe được chọn

1.42 Đối tượng nghiÊn cửu

œ- Lý Huyết về hệ thống phanh khí nén lrên ô lỏ

œ Động lực học dẫn động phanh khí nén

«_ Lý thuyết về mô hình hóa dẫn động phanh khí nén

1.43 Hướng nghiên cửu

1.4.3.1 Nghiên cứu lý thuyết về hệ thông phanh khí nén

e _ Nghiên cứu tổng quan về hệ thing phanh khí nén

«_ Tùn hiểu cấu tạo và nguyên lý hoạt động cửa cáo bộ phận

«- Nghiên cứu dông lực học dẫn dộng phanh khi nén

~ .4.3.2- Nghiên cứu phương pháp mô hình hỏa dẫn động phanh khí nén

«- Cáo giả thiết để áp đựng phương pháp mô hình hóa

«- Mô hinh hóa dẫn động phanh khí nẻn

«_ Mô hình tỉnh toán trong hệ thống phanh khí nén

10

1.43.3 Nghiên cứu phương nháp tính toán động lực học dẫn động phanh khí nén

«_ Nghiên cửu các mồ hình tính toán dựa trên phương pháp mô hình hóa

® Ứng dụng phương pháp mô hình hóa dé tinh toán đông lực học một hệ thông phanh khí nén trên xe được chọn nhằm mục địch nâng cao hiệu quả phanh va tính đồng bộ khi phanh của hệ thống

1.5 Giới bạn đề tài:

Dé tai tp trung vào việc đưa ra phương pháp tính toán động lực học dẫn động phanh khi nén “Đồng iực bọc dẫn động phanh” ð đây là động lực học trưyền động khí nén bên trong hệ thống phanh, vì vậy trong phạm vì luận văn, chỉ tỉnh toản những phản liên quan dén truyền động khi nén bên trong hệ thông, không tính toán động lực học khi phanh ô tô

Để tài mang tỉnh chất lý thuyết, chỉ đề suất phương pháp tính toàn động lực học

đẫn động phanh khí nén đó là phương pháp mô hình hóa và áp suất tập trưng tại

điểm nút, do kinh phi còn bạn hẹp nên chưa xây dụng được mô hình thực tế để kiếm

nghiệm phương pháp tính toán trên

G phan tinh toán động lực học dẫn động phanh chỉ tinh Loan cho trường hợp tăng áp suât phanh khi người lái phanh gấp (phanh đột ngột - giả thiết tổng van được mở hoàn toàn, ngay lập tức ) vì đây là tình huỗng nguy hiểm nhất, đòi hôi sự

đồng bộ khi phanh giữa các câu xe

1.6 Cơ sở lý thuyết về hệ thông phanh khí nén:

ll

Mỹ, Đúc, Nga, Nhật giao thông ô tô đã đảm nhận vận chuyển dén 2/3 lượng hàng, hóa và hành khách đi lại hàng năm

Cảng ngày, lượng xe hoạt động trên đường cảng nhiều, dễ tăng lưu lượng và tăng, răng suất vận chuyển, vận tốc trưng bình của xe ngày càng được nâng cao Khi sự tăng trưởng số lượng và tốc độ lưu thông của ô tô trên các loại đường có công dung chung nhay vot, thi van để an toản chuyển động cảng được quan tam hon Iie nao

"hết, nhằm giảm tôi đa các vụ †ai nạn giao thông xảy ra trên đường

Về mặt phương tiện (ô tô), chất lượng vả tỉnh trạng kỹ thuật các hệ thống diễu khiến như phanh, lái đéng vai trò quan trọng cho xe hoạt động trên đường, đặc biệt hệ thống phanh là hệ thẳng ảnh hưởng trực tiếp tới am toàn sinh mạng con người và hàng hỏa tiên xe, vì vậy việc đắm bảo tỉnh trạng kỹ thuật của hệ thông,

phanh luôn ở trạng thái làm việc tốt nhất là rât quan trọng

Các nước phát iển trên thể giới đều đã có những tiêu chuẩn nghiêm ngặt về hệ thông phanh nhằm đảm bảo an toàn cha xe khi lưu thông trên đường và nó sẽ cảng, khắt khe hơn trong tương lai khi mả tốc dộ chuyên động và mật độ ö tỏ trên dưỡng, ngày cảng cao Trên cơ sở các tiêu chuẩn về an toàn chuyển động, một hệ thông

phanh ô tô ngày nay phải thỏa mãn những yêu câu sau

1.6.2 Yêu cầu của hệ thông phanh:

Xuất phát từ những tiêu chuẩn quốc gia về an toản chuyển dòng của các phương tiện giao thông và phổ biển hơn cả là quy định N"-I3 TU 00N của hội đồng

kinh tế châu Âu, tiên chun F18-1969 của Thụy Điển, tiêu chuẩn FM V88-121 cửa

Mỹ, người ta đã đưa ra những yêu cầu quan trọng nhất về chất lượng hệ thông, phanh đổi với hệ thông phanh thuộc thế hệ cáo xe hiện đại mả qua đỏ một hệ thẳng phanh õ tô phải đạt được:

-_ Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột

~_ Phh êm địu trong muợi trường hợp, bảo đâm sự ổn định khi phanh

12

-_ Điều khiển nhẹ nhàng

- Thời gian chậm tác dụng (cỏn gọi là thời gian phán ứng) nhó

-_ Cơ cầu phanh thoát nhiệt lốt

- Phân bó mô men phanh ở các bảnh xe phải tuân theo quan hệ sử dụng hoàn toan trọng lượng bảm và hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường ở bất ki cường độ phanh rảo (sử dụng điều chỉnh tự động lực phanh theo tải, sử dụng thiết bị chống hãm cứng bảnh xe)

- Cé d6 tin cậy cao (sử đựng dẫn động phanh nhiều mạch độc lập, nâng cao độ

tbền các chỉ tiết trong bệ thông phưnh)

-_ Có hệ thống tự kiểm tra, chẩn đoán các hư hỗng một cách kịp thời

Cũng từ những tiêu chuẩn trên, các phương liên vận tải ô tô cân phải được trang bị các hệ thông phanh bao gồm:

-_ Hệ thống phanh công tác (hoặc phanh chính và thường gọi là phanh chân), có tae dung trên tất cả các bánh xe

-_ Hệ thống phanh dự phỏng

- Hệ thống phanh đừng và hệ thông phưmh phụ trợ (phanh cham dan)

- Điểm đặc biệt về an toàn đối với hệ thống phanh khí nén là dẫn động phanh phải

có không đưới bai mạch độc lập, ví dụ một mạch dẫn động cho cầu trước, một

mạch đẫn động cho cầu sau va mét mạch cho đẫn động phanh dừng để khi có

hư hồng một mạch nảo đỏ, mạch còn lại vẫn dâm bao phanh ö tô với hiệu qua

phanh không thấp hơn 30% so với khi hệ thông phanh còn nguyễn vẹn Theo tiêu chuẩn của Thụy Điền thì giá trị này là 50%

-_ Đối với hệ thông phanh khí nén, phanh công tác cần có đụng tích bình chữa tới

mức đủ có thẻ phanh có hiện quả 8 lần liên tiếp khi nguồn năng lượng (máy nén Khí) không làm việc Mỗi mạch đẫn động cần có các bình chứa riêng biệt khí nguồn nắng lượng là chung của toàn hệ thống, Trong trường hợp một mạch din động nào đỏ bị hỏng, nguồn năng lượng chung vẫn tiếp tục cung cấp năng lượng,

cho vac tach khac con tôi,

Hệ thống phanh dự phòng cần phải dâm bảo đừng được ö tô trong trường hợp hệ thống phanh chính bị hư hỏng, Có thể bố trí hệ thông phanh dự phòng riêng biệt, xiểu không thì hệ thống phanh chính hoặc phanh đừng phải thực hiện chức từng nảy và vấn dược coi là hệ thống phanh dự phòng,

TIệ thống phanh dừng phải đùng và đỗ được xe trên đốc Dẫn động phanh đừng,

có thể sử dụng bắt kỳ dạng năng lượng nào, nhưng bộ phận tạo ra mô men phanh

để giờ xe đứng yêu phải lả một cơ cấu hoạt động thuần tủy bằng phương pháp

sơ khí và không phụ thuộc vào hệ thông phanh chính

Hệ thống phanh cham đầu (phanh phụ trợ) đâm bảo đuy trì cho ô tô chuyển động,

đ một tốc độ én định, điểu chính tốc độ ô tô một cách độc lập hoặc đồng thời

cùng với hệ thông phanh chính nhằm mục đích giảm tải cho phanh chính

Khi lam việc với ro-moóe, ô tô kéo cản phối có thiết bị bảo vệ chồng tụt áp suất khi nén (hoặc thủy lực) để để phòng trường hợp đường ống nổi giữa ô tô kéo và ro-moóe bị phá hủy

Trường hợp xe dang chayén déng ma bi did mode kéo, yêu câu hệ thông plưmh chính của rơ-moỏc phái tự động dưng được rơmoóc với hiệu quá không thập hơn quy định đối với xe đoàn tương ứng

Tiên rơ-oóc cũng cân trang bị cơ cầu phanh dừng dễ hãm rơ-móc khi nó tách

ta khói đầu kéo

Sự mài mều của má phanh cần được bù lại bằng hệ thống điều chỉnh bằng lay hoặc tự động Theo tiêu chuẩn Thụy Điển, mái mòn má phanh cản dược bù lại bằng hệ thông điều chỉnh tự động hay phải có bộ phận tín biệu để cảnh bảo về việc tăng khe hở giữa má phanh và tang phanh

'Trơng mỗi mạch dân động phanh cân phải có các bộ phận giao tiếp với thiết bị

kiểm tra, đề kiếm tra và thông bao tinh trạng kỳ thuật của dẫn động nhanh trong, quá Irình sử dụng

Do đặc điểm và yêu cầu ngày cảng khắc khe của hệ thống phanh nên việc tính

toán động lực học đẫn động hệ thông phanh là điều cần thiết nhằm đảm bảo độ

au toan, tin cây chờ người, phương tiện và hàng hóa khi luu thông trên đường

14

1.6.3 Tiẫn động nhanh khí nén:

1.6.3.1 Đặc diễm dẫn động phanh khí nén trên xe ö tô:

Tần dòng, phanh khi nén thường được sử dụng trên các xe vận tải, xe khách

và rơ-noác Phanh khí sử dựng năng lượng của khí nén để tiền hành phanh, người lai Không cân mắt nhiều hực để điểu khiển phanh mã chỉ cân thắng lực lò xo ở van phan phối để điều khiển việc cưng cấp khí nén hoặc lắm thoát khi ở các bộ phận lam việc Ở loại dẫn động phanh nảy có những tru nhược điểm sau:

Ưu điểm:

- Áômen phanh lớn, áp suất đặt tại bầu phanh lớn kết hợp với cơ cầu đòn bẩy tạo

Ta mêmen phanh lớn tại bánh xe

-_ Điều khiển phanh nhẹ nhàng, người lái chỉ cần điều khiển hàn đẹp đồng mổ van tổng phanh tạo tín hiệu diều khiển dòng cấp khi nén cho các bầu phanh bánh xe,

- Lam việc tin cậy hơn dẫn động thấy lực (khi có rô rỉ nhỗ, hệ thông vẫn có thé làm việc được, luy hiệu quả phanh giảm),

-_ Có thể trích nguồn khi nén của hệ thẳng phanh đề sử dụngcho các hệ thẳng

khác niuc 118 thông treo khí nén, trợ lực mở ly hợp, đóng mở cửa xe

Tuy nhiên hệ thống phanh khí nén vẫn còn tôn tại một số nhược điểm sau:

Nhược điểm:

- Két cẩu phức tạp, số lượng các cụm khá nhiều, kich thước vẻ trọng lượng của chúng khá lớn, giá thành cao.

Hình 1.1: Sơ đồ dẫn động phanh xe KaMAZ-5320

Hình 1.1 là sơ đồ dân động hệ thông phanh xe KaMAZ-5320.Đây là

một hệ thông phanh hoan chỉnh bao gồm rất nhiêu cụm chỉ tiết, thêm vào đó,

kết câu của các cụm chỉ tiết tương đối lớn, do đó chiếm rất nhiều điện tích

trên xe, gây khó khăn trong việc bỏ trí, lắp đặt

Thời gian chậm tác dụng (thời gian tăng gia tốc phanh) lớn, làm tăng đảng kè

quãng đường phanh và thời gian phanh (do không khi bị nén khi chiu lực) Nhược điểm nay được lý giải một cách rõ ràng thông qua giản đỏ phanh thực tế

(đỏ thị biểu điện mỗi quan hệ giữa thời gian phanh t; và gia tốc phanh 7z) Giản

đồ phanh thực tế được cho ở hình 1.2

ts

Hinh 1.2: Giản đồ phanh

16

Trên giản đồ, gốc toa độ dược coi là thời diễm người lái bắt dầu phát hiện ra chướng ngại vật Thời gian chuẩn bị phanh và thời gian phanh được phân thành cáo giai đoạn sau:

t¡— Thời gian phản xạ của người lái, thông thường ?; = (0,3-1,8)s

tạ— Thời gian đùng để khắc phục hành trình tự do trong hệ thống

phanh thủy lực thì (¿ = (D,1— 0,3), nến sử đựng dẫn động phanh khí nén thì

ts = (0,5 — 0,75), với ô tô buýt M2, thi ts = 0,54 (s) Ta thấy răng thời gian

chậm tác dụng của dẫn động phanh khí nén gần như gấp 5 lần so với đần động

phanh thủy lực Thời gian này là nguyên nhân chính làm cho thời gian tông cộng khi phanh tăng lên và quãng đường phanh đài hơn Khắc phục thời gian này là một

trưng những nhiệm vụ hàng đầu khi nghiên cứu tính toán hệ thống phanh khí nén

Thời gian chuyển từ trạng thái phanh sang tạng thái không phanh (thời gian nhã phanh) t; cững là một đại hượng đáng hi ý Thời gian này thế hiện kha nang

trở lại trạng thái chuyển động sau khủ phanh, Nếu thời gian này quá dài thì thời gian

để ô tô trở lại trang thái chuyển dộng lâu hơn, „mất an toàn cho ö tô, lượng nhiên liệu

tiểu thụ tăng,

Khi tính toán dẫn dòng phanh khi nén, ta quan tâm dén việc hạn chế thời gian tăng gia tắc phanh f; và thời gian nhả phanh £¿ Việc bẻ trí các chỉ tiết, các cụm van znột cách hợp lý là một trong những phương án để giảm các khoảng thời gian trên

Vi vây, cần phải có phương pháp tính toán để dựa ra phương án bỗ trí tối ru lam giảm thời gian chậm tác dụng cũng như thời gian nhã phanh đến múc thấp nhất

‘Tom lại, nhược diém lon nhất của hệ thống phanh khí nén trên ö tô dó là thời gian chậm tác đụng, khi phanh rất lớn (0.5 + 0.75)s Đặc biệt hệ thống phanh khí xiến trên các xe có chiều đải cơ sở lớn, có đường ống dẫn rất đài làm cho thời gian truyện khi nén tử tống phanh đến bảu phanh ở trên các câu, đặc biệt trên câu sau là rất lớn, dân đến sự không đồng bộ khi phanh giữa các câu Vẫn để đặt ra là làm sao

đề giảm thời gian chậm tác đụng của hệ thông phanh đền mức tỏi thiếu và tạo ra sự

đông bộ khi phanh giữa cáo bánh xe

1.6.3.2 Giải pháp nâng cao hiệu quả phanh khí nén

Như trên đã phản tích, hệ thông phanh khi nén còn tên tại nhiều nhược diém

Để tăng hiệu quả phanh và sự đẳng bệ trong quá trình phanh cần phải khắc phục các Trhược điểm này Sau dây là một số phương ản giải quyết cơ bẫn

- Lua chon tiét điện lưu thông hop bf:

Như ta dã biết, các thông số kết cấu của dẫn động phanh khi nén (như chiều đài, đuờng kinh ổng dẫn, các cum van trong mạch) có ảnh hướng rất lớn đến khả năng phản ứng nhanh của hệ thông Vì vậy khi lựa chọn các thông số hình học của

hệ thông phanh khi nén hiện đại, có kết cấu phức tạp và nhiều mạch, người ta thường khảo sát chúng đẳng thời với các cụm van lắp trang mạch

Ở hệ thông phanh khí nén, nếu la chọn đường ông đẫn có tiết điện cảng nhỏ thì vần tốc lưu thông của dòng khí cảng lớn dẫn dến thời gian truyền khí nén từ nguồn

18

đến bộ phân công tác sẽ nhanh hơn Tuy nhiên, nếu kích thước dường ống quả nhỏ

so với bộ phận công tác thi lượng khi nén thông qua đường ống trong một đơn vị

lich ban đầu

thời gian (lưu lượng) sẽ nhỏ, dẫn đến thời gian để khí nén điện đây H

ở bộ phận công tac sé lon, din dến thời gian chậm tác dụng dai hon Vì vậy, việc lựa chọn tiết điện lưu thông sao cho phù hợp với các cum van là một trong những phương pháp dễ làm giảm thời gian chậm tác đụng của hệ thống phanh khí nén

-_ Sữ đụng các loại van hiệu chỉnh:

> Pan tăng tốc

Đổ tăng khả năng phân ứng nhanh của đẫn động khi phanh cũng như khi nhá

phanh (chuyên từ trạng thải phanh sang không phanh), ngoài việc lựa chọn tiết diện

Thông qua tôi trì của ảng dẫn, vị trí lắp đặt các cum trong đẫn động người ta còn

sử dụng van tăng lốc Nó thưởng được lắp lrên cáo đường ống din dai, trên xe đoàn

hoặc trên moóc kéo

a-Chưa lắp van tăng tắc; b-Có lắp vưn tăng tốc;

1-Vam tổng phanh; 2-Dườỡng ông dẫn; 3-Bầu phanh; 4-Van ting tac; 5-Binh chứa llinh 2.7a là sơ đổ mạch dẫn động phanh cơ bản, không sử dụng van ting

tốc Ở sơ để này, khi phanh, khí nén từ nguồn qua van tổng phanh 1, qua đường ông

din 2 vao bau phanh 3 Khí nén muốn tới được bau phanh phải qua một đoạn dng dẫn dài (2) chơ nền thời gian dễ áp suất tại bầu phanh tắng từ pạ 9 Prax (thoi gian

18

tăng gia tốc phanh t¿ ở giản đỏ phanh) rất đài, vì vậy khả năng phần ứng nhanh của

hệ thống phanh thấp Ngoài ra khí nén khi di qua một doan dng đẫn dài sẽ bị tiểu

"hao một lượng áp suất đáng kẻ nên hiệu quả phanh thấp

Khi nhà phanh, khí nén só áp suất cao từ bần phanh 3 qua đường ống dẫn 2 lới van tổng, phanh 1 và thoát ra khi trời Để khi nén thoát ra ngoài thì phải mất một khoảng thời gian đáng kế (đo đường ông dẫn 2 khá đài), đo đó ôtô sẽ mất nhiễu thời gian để trở lại trạng thái chuyển động sau khi phanh Vì vậy phương án bố trí sơ đỗ

mạch dân động phanh như hình 1.3a là không hiệu qua

Dể khắc phục tỉnh trạng, này, ta có thế lắp thêm van tăng tốc (hình 1 3b) Khi

lắp thêm van tăng tốc 4 thi dường ống dẫn 2 chỉ có tác đụng điều khiển Khi phanh, tín hiệu điều khiển được truyền tử van tổng phanh 1 qua đường ống dẫn ^ điều

khiến mở van tăng tắc 4 Khí nén từ bình chứa 5 qua van tăng tốc 4 vào bau phanh 3

thực hiện quả trình phanh Việc lắp thêm van tăng tốc 4 làm rút ngẫn thời gian tăng, gia tốc phanh Dỏng thời, khi nhà phanh khí nén thay vì thoát ra khí trời ở van tổng, phanh thì sẽ thoát ra ngoài ở van tăng tốc 4 lâm giảm thời gian nhả phanh (thời gian

ts trong giãn dỗ phanh) giúp ô tô trổ lại Irạng thái chuyển động sau khi phanh nhanh hơn

> Van han chỗ áp suất cầu trước:

Văn bạn chế áp suất và nhà phanh nhanh dùng trên mạch phanh câu trước có

Tinh 1.4: Ser a6 64 tri van han ché dp sudt cdu truée

J-Van téng phanh; 2-Van hạn chế áp suất; 3-Bầu phanh

20

Ban chit cia van han chẻ áp suất là một tiết lưu có tiết điện có thể thay đổi được Linh 1.4 là sơ để bố trí van hạn chế áp suất trong mạch dẫn động phanh câu trước

hi phanh ở vùng áp suất thân (thếp hơn 3.105 Pa) thì chỉ tiêu ôn định hướng, được dặt lên hàng, dẫu, khi đó van hạn chế áp suất 2 có tác dụng như một van tiết

lu, hạn chế áp suất ra các bánh xe câu trước đề giảm khả năng bó củng bánh xe và giúp người lái điền khiển bánh xe dẫn hướng tốt hơn

Khi phanh gap, bé théng phanh lam việc ở vũng áp suất cao (lớn hon 3.105 Pa), do lực quản tỉnh nền tái trọng tác dụng lên cầu trước tăng, do đỏ các bánh xe

cầu trước cân phải có hic phanh Ion hon đề giảm quãng đường phanh Khi đẻ van

than ché ap sual 2 mé rong tiết điện lưu thông để tăng áp suất khí nén cho các bảnh

xe cầu trước

Ngoài ra, van hạn chế áp suất 2 còn có tác đụng xả nhanh áp suất ở bần phanh

câu trước Khi nhà phanh, khí nén thay vì xã ra khi trời ở van tổng phanh 1 thì được

xã ra ở van hạn chế áp suất 2, giảm dược thời gian chưyên từ rạng thái phanh sang trạng thái chuyển động sau khi phanh (thời gian ts trong giản đỏ phanh),

Van hạn chế áp suất thường được sử dụng trong mạch đẫn động phanh ra cầu

trước xo lãi, hạn chế cửa van nảy là chỉ diễu khiển dược ở mội thời điểm và lín hiệu

điều khiển là áp suất phanh, đo đó nó không có tác dụng hiệu chỉnh ứng với từng,

điều kiện làm việc cu thé Để khắc phục tình wang nảy, lrên các ô tô hiện đại người

ta sử dụng hẻ thông phanh có ABS, khi dễ, các cảm biến sẽ nhận các tín hiệu mô tâ điều kiện lắm việc thực tế và bộ xử lý trung tâm sẽ đua ra tín hiệu điểu khiển áp suất phanh sao cho pha hợp với timg điều kiện làm việc của ô lô

> Bộ diễu hòa lực phanh:

Bộ tự động điều hoà lực phanh thực chất giếng như một van tiết lưu.Van tiết, lưu sẽ thay đổi tiết điện làm việc của chúng dễ làm thay đổi áp suất dòng khi nén tới bầu phanh đề thay đổi mỏ men phanh

Hinh 1.5:So đô bố trí bộ diều hòa lực phanh

1-Van tổng phanh; 2-Bộ điều hòa lực phanh; 3-Van tăng tốc; 4-Bẫu phanh Khi phanh, do hực quán tính nên tải trọng tac dung lên cầu trước tăng, khi đó, cân giảm lực phanh cầu sau để chẳng bó cửng bánh xe, Bộ điều hòa lực phanh có

nhiệm vụ hạn chế áp suất ra các bánh xe câu sau để giảm hực phanh

Bộ tự động điều chỉnh lực phanh trên hình 1.6 của Kamaz đặt trên khung xe Phía đưới của nó dược bé trí một đòn dẫn nhận tín hiệu từ chuyển động vị trí cầu

sau và câu giữa so với khung, tức là tiên nhận sự thay đối tải trọng trên câu xe thang qua chuyển vị tương đổi của khing với cẫu xe

Hình 1.6:V‡ trí lắp đặt bộ điều hoà lựa phanh trên xe

1- Đường ống nối, 2-Bộ điều chính, 3-Cần gạt, 4-Thanh kéo của phần từ đàn hãi,

3-Phân từ dân hội, 6-1 hanh nỗi, 7-Bộ bù, 8-Câu giữa, 0-Cầu sau

22

Với cách lắp dất như hình 1.6, khi thay đổi tải trọng, đặt lên thùng xe thỉ có sự chuyển vị tương đối giữa thủng xe với cầu giữa và cầu sau Chuyển vị này thông qua thanh kéo 4 và cần gạL 3 lạo ra tin hiệu điều chỉnh bộ điều hòa lực phanh Ở mỗi chế dé tai trọng khác nhau thì tạo ra một tin hiệu diễu chính khác nhan, vì vậy bộ điều hòa lực phanh này có thể điều chỉnh được đa điểm và đường đặc

riêng lẻ thao điều kiện của mặt đường Nhược điểm này được khắc phuc bằng hệ théng phanh ABS

- Phương án bễ trí cúc nan hiệu chỉnh

Như đã nói ở trên, để giám thời gian chậm tác đụng khi phanh (thời gian tăng gia tắc phanh) và thời gian nhã phanh, ta thường lắp cáo văm hiệu chẳnh vào mạch dần dộng phanh Lủy vào mục dịch hiệu chính và kết cấu các van hiệu chính mã ta

có các phương án bẻ trí khác nhau, có thể mặc nổi tiếp hoặc mắc song song với xnạch dẫn động chính

> Van hiệu chính mắc nối tiếp:

a-Mach dan động chính; b-Mạch dẫn động lắp thêm van hiệu chỉnh nỗi tiếp; c-

Đặc tính động lực học

1-Van tổng phanh; 2-Đường ống dẫn; 3-Bầu phanh; 4-Lan higu chinh Hình 1.7a là sơ đỗ mạch dẫn động chính, bao gồm van tổng phanh 1, dường, ống dẫn 2 và bảu phanh 3 Với sơ đỏ dẫn

thể

này thì quá trình tăng áp suất được

ở hình 1.7c Cụ thể: dưỡng cong số 1 thể hiện quá trình lăng áp suất phía

sau van tổng phanh, đường cong số 2 thể hiện quá trình tăng áp suất tại bầu phanh

Tỉnh 1.7b là sơ đỗ mạch đẫn động có lắp thêm van hiệu chỉnh + Khi lắp thêm van

tiệu chỉnh 4 thì quá trinli tầng áp suất tại bầu phanh được thể hiện trên đường cong,

số 3 (hình 1.7)

Thiết bị hiệu chính 4 là một thiết bị được đùng khá phổ biển trong các mạch dẫn

động phanh khí nén Tùy theo phương án lắp đặt các đường ống đầu vào, đầu ra mà

thiết bị này có những công đụng khác nhau

1-Piston; 2-Tiét heu; 3-Tö xo

Phuong an 1 (hinh 1.8b), tin higu diều khiển (áp suất khí nén) nạp vào khoang,

hi do

A và piston 1 dịch chuyến rất nhanh xuống đưới, lệng cửa cân Š tỷ vào van

4, đóng cửa xã ra khí trời E 8au dỏ khoang 4 dược mỏ ra, khoang D nói với bình

chửa sẽ nạp khí nén vào khoang € và áp suất khoang C tăng lên nhanh chóng Sau

rệt khoảng thời gian, áp suất khoang trên piston A và áp suất khoang đưới B cân

‘bang (nhờ tiết lưu 2), dưới lác đụng của lực lò xo 3, pigtơn 1 và van 4 dich chuyển

24

lên trên xảy ra quả trình giảm áp suất ở khoang C Tiết diễn lưu thông của tiết lưu 2 cảng lớn và thể ích khoang 13 cảng nhỏ thì thời gian khoang C chuyển từ trang thai

áp suất tăng sang trạng thải áp suất giảm công hank và ngược lại

Khoang E nói với khú trời, do dỏ khoang C khi piston 1 6 vi tri ban dau cing thông với khí trời, khoang D nổi vào bình chúa và sơ đã nguyên lý như hình 1 8.b

Phuong án 2, ta có thể nội khoang E với dưỡng ống diễu khiển của mạch (hình 1.8.c), ngoài ra ta có thể bổ trị phương án 3 bằng cách bịt kia khoang, H, khi đó

khoang C hoặc là bịt ki lại khi piston 1 ở vị trí trên cùng (vị trí ban đâu) hoặc là

thông với khoang D khi piston 1 dịch chuyển xuống đưới (hình 1.8.4)

Nguyên tắc hiệu chinh nổi tiếp với mạch dẫn động là làm tăng khả năng phán

từng nhanh của hệ thắng dẫn động phanh Ta có thế xét mét mach dan động phanh

đơn giản như hình 1.8.s, trong đó có van điều khiển 1, đường ống 2 và cơ cầu chấp thành 3 Ap suất ở đâu ra van 1 la p, thay déi theo đường cong 1 (hình 1.7.c), áp suất ở cơ cầu chấp hành 3 thay đổi theo đường cong 2, thời gian của quá trình thay đổi áp suất là t; Do yêu cầu phải tăng khâ năng phản ứng nhanh của đẫn động, can phải giảm thời gian ¿¿ xuống đến múc thấp nhật, việc tăng tiết diện đường ống 2 làm giảm thời gian ¿; không đáng kế Vì vậy, để làm được điền đó cần phải lắp thêm van hiệu chính 4 như hình 1.7.b Khi lắp thêm van hiệu chỉnh 4 thì đặc tính động lực học được cãi thiện rõ rệt, áp suất p; trong cơ cấu chấp hanh ting nhanh

"hơn sơ với áp suất p;, thời gian của quá trình tăng áp suất tx (hình 1.7c) sớm hơn so

với mạch dẫn động không sử đựng van hiệu chỉnh một khoảng AL = t„ — (ạ

Rõ ràng thời gian sớm hơn A( là khảo nhau khi nhịp độ táo dụng lên bản đạp phanh khác nhau Nếu địch chuyéu cham thì At giảm và đường cong 3 (hình 1.7c) của đầu động phanh có van hiệu chỉnh sẽ gần với đường cong 2 Khi quá trình xây

ra rất chậm, van hiệu chỉnh hầu như không làm việc do sự cân bằng áp suất giữa 2 khoang A và B (hình 1.Sb) Như vậy van hiệu chỉnh 4 không ảnh hưởng đến tính

tay động của hệ thống khi quá trình điều khiển xây ra chậm, chỉ có tác dụng hiệu chính trong trường hợp phanh gấp

> Van biệu chỉnh mắc song song:

Van hiệu chính mắc song song là một rnạch hiệu chỉnh phụ mắc vào mạch công, tác chính theo kiểu sơng sơng Ở đầu vào của mạch công láo chỉnh cũng như rạch

hiệu chỉnh cỏ tin hiệu của van diéu khien, tin higu đầu ra của hai mạch la tin hiệu

điều khiển bộ phận công tác Khác với mạch hiệu chỉnh mắc nói tiếp, mạch hiệu chinh mắc song song không lả cuồng hóa tín hiệu mạch chính mà lạo ra một tín thiệu phụ tương ứng với quy luật thay đổi thì hiệu đầu vào, vị vậy tăng khả năng tác

Hình 1.9: Van hiệu chỉnh rào song song

a-Van higu chinh co khi; b-Van hiệu chính kiêu diện từ; c-Bộ chấp hành 1 xylanh 1-Van tầng phanh, 2,3,7,9-Dường ống dẫn; 4-Cơ cẫu chấp hanh; 5,6-Piston co cầu

chấp hành; 8-Van điện từ; 10Mạch điện; 11-Piston van hiéu chinh; 12-Tiép diém

Mạch dẫn động phanh khi nén có lắp van hiệu chính (hính 1.94) gồm hai mạch riêng biệt: Mạch đẫn động chính gồm van điền khiển 1, đường dng din chính 3 và

cơ cấu chấp hành 4 cỏ piston 5; Mạch hiệu chỉnh gêm van hiệu chỉnh được mắc theo phương an 1 và xylanh phụ có piston 6 Khoang A của van hiệu chỉnh nổi với

đường ống 2 và nổi với đường ống chính 3 (vị trí hợp lý của nó được xác đình bằng, phương pháp tính toán và thực nghiệm).

Mạch hiệu chỉnh của dẫn đông trực tiếp làm việc theo nguyên tắc sau: tủy theo

sự dịch chuyển của van điều khiển 1, áp suất trong đường ông 3 tăng lên truyền tới khoang # của cơ cáu chấp hành 4 Áp suất trong khoang X thay đổi chậm hơn một khoảng A£ sơ với sự thay đối áp suất đầu ra của van 1 Thời gian chậm tác dụng nay tạo ra do sức cán của dường ống, 3, do thể tich của khoang X và do nhịp diệu dịch chuyển của cơ cấu điều khiển Khi áp suất trên đường ống 3 tăng lên, khí nén được

nap vào khoang Á của van liệu chính, dẫy pision địch sang phải và mmở van hiểu y chính, khí nén từ khoang J2 của van hiệu chính qua khoang C vào xylanh phụ lắm cho cơ câu chấp hành 4 địch chuyên sang phải nhanh hơn Sau một khoảng thời gian thì khoang A và Ð của van hiệu chỉnh cân bằng áp suất, dưới tác dụng của lực

lò xo đây van về vị tri ban đầu và đường ông 7 của van sẽ thông với khí trời lrong

sơ đổ trên, thời gian tăng áp suất trong xylanh phụ phụ thuộc vào sức cân của van

tiết lưu nối thông giữa 2 khoang A vả B, thể tich của khoang B va lực lò xo của van hiệu chỉnh

Trong mạch hiệu chỉnh điện khí nén (hình 1.9b) thi van hiện chính được chia làm hai phần riêng biết: Bộ phận diễu khiển gồm xylanh có 2 khoang A và Ð, nối

giữa hai khoang có van tiết lưn, bên trong có piston điển khiến II; Bộ phận chấp

tiảnh là van điện từ 8, tiếp điểm 12 có nhiệm vụ đóng ngắt mạch 10 để điều khiển

van diện từ 8

Hoạt động của mạch hiệu chỉnh điện khí nén cũng tương tự như mạch hiệu chinh trên (hình 1.94) Khi tăng ap suất trên đường ông 3, khí nén được nạp vào khoang A dây piston 11 dịch chuyên xuống dưới đóng tiếp diém 12 do do thông, mạch 10 và van điện từ hoạt động mở van 8 ra, khí nén được nạp vào xy]anh phụ và dẫy cơ cấu chấp hành 4 sang phải nhanh hơn, thời gian duy tri ae dụng phụ phụ thuộc vào thông số kết cầu của piston 11, van tiết lưu vả lò xo

éu cơ cầu chấp hành không có xylanh nhụ hoặc không muốn lắp thêm nó vào

mạch thi mạch liệu chỉnh song song có thể nỗi vào khoang chính X của cơ cau chip hành 4 (hình 1.9c) để khí nén không bi ré ri

: khoang X qua đường ống 7 thoat ra

*khi trời ở van 8 thi trên trên đường ông 7 người ta lắp thêm van | chiéu

27

-_ Tôi ưu hỏu bỗ trí các cum trong mach:

Dễ nâng cao tính phản ứng nhanh của mạch dẫn động, phanh khí nén trên ôtô và

xe đoàn người ta sử đụng các cụm ven khí nén khác nhau (tửnr van lắng lốc, van phân phối, bộ diễu hỏa lực phanh ) Luy nhiên, trong nhiễu trường hợp, khi lắp thêm các cụm van nhưng sơ dé bé tri không hợp lý sẽ mang lại những kết quả Trgược với sự niong muôn,

'Thí dụ, khi thêm van tăng tốc và bộ điều hòa lực phanh vào dẫn động phanh ra

cầu sau thi có nhiều phương án bề trí khác nhau dẫn đến hiện quả của từng phương,

ani bé iri cũng khác nhau, có thể đặt van tăng tốc trước bộ điều hòa lực phanh hoặc

ngược lại như hình 1.10

Hình 1.10-Các phương an bi trí bộ điều hòa lực phanh và van tăng lốc

1-Bộ điều hòa lực phanh; 2-Van tăng tốc Các kết quả tính toán cho thay, vi tri bé wi tdi wu đó là bộ điêu hòa lực phanh đặt phía trước, vu tăng tốc đặt tại điểm nút Ÿ;

1.7 Các cụm chính của đẫn động phanh khi nến:

Các cụm chỉnh của dân động phanh khí nén gồm van tổng phanh (thường gọi là tổng phanh), cơ câu chấp hành, các cum van trung gian như van tăng tốc, bộ điều hỏa lựo phanh, van phần phối khí

Các van này có thể diễu khiển trực tiếp bằng tay, bằng ban dap chân hoặc từ xa

R

Hinh 1.11: Van tong phanh

P,, P›-Công vào; Bụ, B:-Cổng phân phối; R-Cổng xả

b Bộ phận chấp hành - bầu phanh:

Bộ phận chấp hành của dẫn động phanh khi nén ở hầu hết các loại xe vận tải

trên thể giới đều sử dụng ở cầu trước lả bằu phanh đơn, câu sau lả bàu phanh kép

a-Béu phanh don; b-Bau phanh kép

Bầu phanh cỏ thể cỏ kết câu mảng hoặc kết cầu kiểu piston — xylanh vả liên kết trực tiếp với cơ câu phanh thông qua can day bau phanh

Hình 1.13: Liên kết giữa bầu phanh và cơ cầu phanh

- a-Kiéu mang; b-Kiéu piston-xylanh - -

Bầu phanh cỏ nhiệm vụ tiếp nhân năng lượng khi nén từ nguồn cung cấp,

qua các cụm van điều khiển, tạo áp lực để ép các má phanh vảo tang trồng, thực

hiện quá trình phanh xe Như vậy bảu phanh là kết cầu để biển đổi nguồn năng

lượng khi nén thành cơ năng,

Van tăng tốc:

De ting kha năng phản ửng nhanh của dẫn động, ngoài việc lựa chọn tiết

điện thông qua tối tru của ông dẫn, vị trí lắp đặt các cụm trong dẫn động người ta còn sử dụng van tăng tốc Van tăng tốc lả một trong những loại van điều chỉnh, nó

thường được lắp trên các đường ông dẫn dài, trên xe đoản hoặc trên mode kéo

3

Hình 1.14: Lan tăng tốc

1 -Lỗ cấp khí nén; 2- Lỗ đến bằu phanh; 3- Lỗ xá khí; 4- Lỗ cắp khí điều khiển; 5~

Piston try trượt; 6- Van hai trạng thái; 7- LỄ thang khi nén tạo áp suất phanh đười

van 6; 8- Lò xo

30

d Van bảo vệ:

Để đảm bảo tính tách mạch triệt để, trong hệ thống din động phanh khí nén người ta còn sử dụng van bão vệ hai ngã, ba ngã lắp ở phần nguồn cung cấp Ching tyr động cắt mach hur hỏng ra khỏi hệ thống phanh đề bão vệ các rạch phanh còn lại Trên hình 1.15 là sơ đồ bổ trí của van bao val ngã, 2 ngã trong hệ thống

Tình 1!.15:sa đồ bồ trí van bảo về

1-AMáy nén khí; 2-Van 1 chiều; 4-Lọc nước; 5-Van bảo vệ một ngữ; 6-Van bảo

vệ hai ngã; 7,8-Bình chữa

31

CHƯƠNG 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT

ĐỘNG LỰC HỌC DÁN ĐỌNG PHANH KHÍ NÉN 2,1 Cơ sở lý thuyết về mô hình hóa:

Khi nghiên cứu dòng lực học của hệ thống dẫn dộng bằng khí nén, cản phải thiết

lập được cáo phương trình toán học mỏ tả quả trình lảm việc của hệ thống hay nói

cách khác là mô tả loán học hệ thống Tuy nhiêu bản chất vật lý của các hiện tượng

xây ra trong hệ thông rất phức tạp lại phụ thuộc vào nhiều yếu td khac nhau như kích thước đường ống, tinh chất lưu thông của dòng chảy, ap suất của đồng

được, đặc biệt là quá trình quá độ và cho tới nay chưa có được những biểu thức toán học biểu điễn một cách chính xác quá trình lưu thâng của đèng khí trong hệ thống

Do vay, người ta thường phải đúng các phương pháp tính toán mô phông gan đứng

để giải quyết bài toản nay và sau đỏ bễ xung vào các công thức những hệ số thục nghiệm

Cho tới nay có khá nhiều phương pháp tính toàn vả mö phỏng dẫn dộng phanh khi nén Nói chung, chứng đếu tổn tại các ưu nhược điểm nhật định Trong phạm vi của để lài này chỉ tình bảy một phương pháp gợi là phương pháp tnô phông lập trung (phương pháp tỉnh toản áp suất tập trung tại điểm mút cho mạch dẫn động khí

tiên) Thương pháp mày đạt được độ chính xác cần tiết và có ưu điểm là tương đổi đơn giản, để thực hiện và cho phép nghiên cửu những hệ thống từ dơn giản đến phức tạp với độ chinh xác cao

Ban chất của phương pháp mỗ phỏng tập trưng đựa trên 2 nguyên tắc sau:

œ Thế tích khí trong tật cä các phân tử của hệ thông (van, xi lanh chấp hành, đường ông, ) được coi là lập trung tại một đụng tích và súc cấu của các phân tứ này được tập trung tại một tiết lưu

« Ap dụng quy tắc tỉnh dùng diện di qua diễm rút dễ tính lưu lượng khí di qua điểm nút của sơ đỗ mô phỏng,

Cho tới nay cĩ khá nhiều cách tính tốn dẫn động phanh khí nén, và chúng, dễu tổn tại những wu nhược điểm nhất định Trong phạm vi luận văn, tơi xin trình bảy anét phương pháp tính: Phương pháp lính loan ấp suất tập Irung tại điểm nút chủ mạch dẫn déng khi nén Phương pháp này dã dạt dược một dộ chỉnh xác cản thiết và

tắt thuận tiện cho quá trình tính tốn khơng chỉ với các mạch dẫn động đơn giản mà

cỗ với những mạch dẫn động cĩ sơ đỗ kết cấu phức tạp Phương pháp này cho phép

đơn gián hỏa bái tồn mơ phỏng và quy về việc xá định:

œ- Quan hệ giữa các thơng số động chay di qua điểm mút,

«Quan hệ giữa các thơng số đơng chạy đi qua tiết lưu,

«Quan hệ giữa các thơng số đơng chây đi vào dung tích

2.11 Sự tương dương giữa dại lượng diệu và khi nén:

Như dã trình bảy, việc tính tồn dịng lực hợc dẫn dộng phanh khi nén gặp tắt nhiều khĩ khăn, để giải quyết vẫn đề, giáo sư Metlyuk người Nga và các đồng sự

đã sử đụng lý thuyết mạch điện để nghiên cứu tính tốn cho các mach dan động khi nén Phương pháp nảy dựa trên cơ sỡ “Hai hệ thơng vật lý được coi là tương đương, nhau khi chứng la bai khái niệm vật lý được biểu điễn bằng óng muột hệ thống phương trình vị phân”,

Sự tương dương giữa các dại lương mạch điện với mạch dẫn động khi nén dược cho trong bang 2.1

Trong bãng này

-_ Khối lượng khi nén ?w tương đương với diện tích q

-_ Ấp suất khi nén p tương dương với diện áp 1

~ _ Tu lượng khối lượng tai mat thoi didn ST tong dương với cường độ dịng

điện [ = T5,

dt

- _ Thế tích V bình chúa tương đương với điện dung tu dién C

-_ Cân trở lưu thơng của dịng khi tương đương với điện trõ R của mạch điện

33

Bảng 2.1: Sự tương dương giữa diện rà khí nén

2.1.2 Phương trình lưu lượng tại điểm nút:

Hệ thông điện và khi rên là hai hệ thống tương đương, do đó ta hoàn toàn có thể sử dụng phương pháp nghiên cửu, tỉnh toản mạch dién dé ap dung cho mạch din

động khi nén, cụ thể như sau

-_ 8ử dụng cách thể hiện sơ dỗ mạch điện (bao gồm nguồn diện, dây đân và các tải tiêu thụ điện) để trình bày các mach dẫn động khí nén (bao gồm nguồn khí nén, dường ông dẫn và các tổn hao áp suất bên trong hệ thống)

-_ 8ữ dụng lý thuyết mạch điện để tỉnh toán mạch khí nén Một trong những, định luật được sử đụng phổ biến trong tỉnh toán mạch điện đó là định luật Kiếc Sếp I Định luật Kiếc Sốp I còn gọi là dịnh luật diễm nút của mạch diện được phát biểu trong hệ thống tương đương khi nén như sau:

“Tổng đại số các lưu lượng tức thời của dòng khi tại một diễm mút thì bằng khong”

Hình 2,1 Mô tả diễm nút khi nên

Với rỉ = S5 : lưu lượng tức thời của đồng khí tại điểm nit, mang dau (1) néu đồng khí nén đi từ ngoài vào điểm núi, mang dan (-) nêu động khí nén đi ra từ điểm

35

Các điểm nút thường có hoặc không cỏ dung tích Tại nút có dung tích khác với các nút cò dụng tích thị cần bổ sung thêm phẩn lưu lượng cho dung tích vào lưu lượng tổng công của các rhành lại điểm nất

‘Trong mach dan dong khí nẻn thực tế, tắt cả các nút đều có dung tích bởi vi tại chỗ nói của hai, ba hay nhiều mạch nhánh bàn thân nó thường đã tổn tại một dung tích

Vì vậy phương pháp áp suất tập trung điểm nút đối với tất cá các nút gủa mạch khí nén có thể phát biểu như sau:

Tổng đại số hàm lưu lượng của tắt cả các phần từ nói tới điểm nứt bằng hàm khí động học (của dụng tích mút đỏ), biêu thị sự thay đãi trạng thái khí trong dụng tích,

2.13 Phuong trình lưu lượng của dòng khí qua lỗ tiết hưu:

2.1.3.1 T.ơu lượng tức thừi đi qua tiết lưu

Quá trình bưu thông của dòng khí qua các cơ câu, các cụm van trong din déng khí nén là rất phức tạp Khi tính toán động lục học dẫn dộng các cơ cầu, các cụm

van thực tế đó được thay thể bằng những phân tử lý tưởng hóa, thé hiện được một

cach gan dimg quả trình lưu thông dòng khí trong các kết cầu thực tế

Thường cả khi những kết cầu phức tạp bao gêm nhiều van và các đường ống dẫn

có tiết điện hưu thêng rất khác nhau cũng được thay thể bằng những cần trở tập trung tương đương trong sơ đề tính toán Khái niệm cản trở tập trung, ớ đây thuởng, được gọi là lỗ tiết lưu hoặc tiết lưu (hình 2.20)

) HIN

Tình 2.2.Tiết lưu và kí hiệu của nó trên sơ đồ mỗ phòng

Lưu lượng khỏi lượng tức thời (gọi tắt là lưu lượng) của khi nén qua lỗ tiết hưu được thê hiện bằng phương trình sau:

36

dm

Trong đó:

pit po { ) ; Po Đo Cụm KE > M1 = ĐịmayM(Ø)

Nhân và chia về phải của phương trình (3.1) cho ƒ V "ta được:

- g(a): Ham hm hone;

=o: Dai luong khong thirnguyén o =

-_Øa : Ấp suất khí nén tại dầu vào của tiết lưu (dơn vị Pa)

- py: Ap suất khí nén tại đầu ra của tiết lưu (đơn vị Pa)

Tốc đệ dòng khí tạ sẽ đạt giá trị cực đai inex hoe bing tốc độ tới hạn Von img voi mal gid Ini ø xác định Tủy (heo mức độ lãng ạ hoặc giảm pạ, trị sho

sẽ tăng lên và #4 bị giám đi Quy luật giám Ạ được xác định bởi hảm (0)

Tiàm ø(ø) biểu thị quy luật thay đổi lưu hượng đỏng khí qua tiết im, phụ thuộc và

Trong đó ¿(ø) là hàm tốc độ của đòng khí

To mite độ phức tạp của các quả trình xây ra Irong hệ thống má cho tới nay người

ta chua tìm được biểu thức toán hợc chính xác mô tả hàm lưu lượng Trong các tỉnh

toán vẫn phải sử dụng các công thức kinh nghiệm hoặc các công thức gần đứng,

được xây dựng dựa liên cơ sở một loại các giả thiết nên thiếu chính xác Các sai số

này được bù trừ trong hệ số, còn # thì được xác định bằng thực nghiệm

‘Theo Saint-Venant tén tai 2 ché độ dòng chảy cúa chất khi tùy thuộc vào ấp suất

không thứ nguyên ø Nghia là tôn tại một giá trị ø giới hạn ø” = 0,528:

2 k#tl

TỦ

o>0528 :y(c) =

Ø<0/528 + glo") = 0.2588 | Cảo công thức trên quả phức tạp nên khi tính toán người ta thường đơn giản hóa

Các công thức của Sat-Venant dược xây dựng trên cơ sở thực nghiệm trên các tiết lưa có dạng như mô tá trên hình 2.3 Lrên thực tế, dòng cháy trong các máy

thủy khí và trong các đường ông không hoàn toàn giống rửư vậy các nghiên cứu

thực nghiệm trong diễu kiện thực dã chỉ ra rằng chế dộ giới hạn hoặc không dạt được, hoặc đạt được với ơ nhỏ hơn nhiều so với giả trị 0.528

-đối với van công nghiệp: ø” = 0,2 — 0,4;

-ống Ø — 3— 20mm, 1<30mmm: ø” < 0,1

E.E.Sanviile, đựa vào kết quả nghiên cứu trên các loài van vã đường ống thực đã đưa ra công thúc kinh nghiệm

Trong đó a” durge xác định bằng thực nghiệm

Khia” 0,5 thi p(o) = 2faC1 — a) - ta bại có oông thức SainIVeramL

Có thé thay trong công thức này sự tốn tại của 2 chế độ dòng chay gây khó khăn

cho việc tính toán, còn them vẫn đề nữa lá phải xác định bằng thực nghiệm giá trì

o” chơ từng trường hợp cụ thể,

Còn nhiều công thức tình hàm lưu lượng của các tác giả khác, nhưng ở đây ta xét công thức hàm hưu lượng do giáo sư N.P.Methiue đề xuất

—Ø

1

=A

oo) = Ar

Trong 46: A=" =B Pan)

Tiểu thức này có được từ điều kiện: khi o=L thi Ø(ø)= 0, còn khi ø = 0 thì g(a) =

Ymax(o)

Hai hang sé A và B là những lọa độ địch chính ngang và doc

— đặc trưng cho hình dạng của hyperbol

a hyperbol va bh

39

Bang rat nhiều làn thí nghiệm (194 lần) trên các khâu D-E từng với các thông số khác nhau (thê tích của bình chửa từ 0,5.107 đến 5,65.107 (m”), đường kính trong, các ông đân Lừ 6 — 15 tan; chiều dài đường ông Lừ 0,1 — 20 mẹ các lỗ tiết lưu thành

Có thể thây ngay rằng nêu sử đụng công thức này trang các tính toán thì ta có thể

dơn giản hóa bài toàn di rất nhiều Qdhông còn 2 chế dệ dòng chảy nữa), hơn nữa các từng dụng cụ thê đã cho thấy công thức này cho kết quá rất gắn với thục nghiệm Vì

vậy trong các tính toán sau nảy †a sẽ sử đụng cổng thức trên Nghĩa là ta có công,

thức tính luu lượng Lức thời đi qua tiết lưu:

"“.n

(ZF) wie BA Bo Le

ae

"Tất cả các cụm van, đường ống đều có thể mỏ hình hóa thành các van tiét heu

D và các đụng tích E, để thuận tiệu cho việc lính toán người ta thường hay gợp tiết

lưu D và đụng tích H thành một khâu gọi là khẩu D-E,

2.L.4 Phương trình lưu lượng đi vào dung tích:

Thiết hị truyền động khí nén trên ôtô thường có tác đụng rất nhanh Vì vậy, vide Irao đổi nhiết giữa khí nén trong hệ thống và môi trường trong quá tình dẫn

40