DO AN MON HOC

hệ thống phanh

1 CHỌN LOẠI VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH.

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn

Hoặc cho đến một tốc độ cần thiết nào đó,ngoài ra hệ

thống phanh còn giữ cho ô tô đúng yên trên mặt nằm ngang

hoặc đường dốc với ô tô hệ thống phanh là cụm quan trọng nhất bỡi vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao Kết cấu hệ thống phanh bao giờ cũng có hai phần chính:

- phần dẫn động phanh là bộ phận điều khiển cơ cấu phanh

- phần cơ cấu phanh là phần trực tiếp tạo ra lực cản

thường làm việc theo nguyên lí ma sát biến động năng thành nhiệt năng truyền ra môi trường

CHỌN LOẠI DẪN ĐỘNG PHANH

Hiện nay trên ô tô thường dùng hai loại dẫn động phanh chính đó là thuỷ lực , và khí nén còn cơ khí và điện từ ít dùng bỡi

vì

- dẫn động cơ khí chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất

thấp, không đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe

- dẫn động điện thường dùng cho đoàn xe dài khi lực quán tính đoàn xe làm cho xe lật rất nguy hiểm

tuy nhiên mõi loại xe có những ưu nhược điểm riêng từng loại

xe

Dẫn động phanh khí nén thường dùng trên xe cỡ lớn và cỡ

vừa hoặc đoãn xe kéo mooc với những ưu nhược sau

Diều khiển nhẹ nhàng , lực điều khiển nhỏ ,độ tin cậy cao

vì hệ thống có một rò rỉ nhỏ thì hệ thống vẫn làm việc bình thường dễ phố hợp với dẫn động cơ cấu sử dụng khí nén trên ô tô dễ tự động và cơ khí hoá qua trình điều khiển nhưng ngựơc lại có những nhược điểm sau : độ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn kích thước kồng kềnh nhiều chi tiết

do đó giá thành cao

Dẫn động phanh thuỷ lực thường thường sử dụng rộng rãi tên các xe du lịch ô tô tải và xe khách cỡ nhỏ xe ô tô tải trọng đặc biệt cực lớn với những ưu điểm sau : độ nhạy lớn thời gian chậm tác dụng nhỏ luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe hiệu suất cao η=(0.8÷0.9) kết cấu đơn giản kích thước nhỏ gọn , khối lượng nhỏ ,giá thành rẻ ,dễ lắp đặt có thể sử dụng rộng rãi trên các xe mà chỉ cần thay đổi cơ cấu

phanh tuy dẫn động thuỷ lực có những ưu điểm như trên

nhưng nó vẫn có những nhược điểm

Yêu cầu về độ tin cậy rất cao (một chỗ rò rỉ nhỏ thì cả dòng dẫn động không làm việc lực cần thiết tác dụng bàn đạp lớn thường dùng cơ cấu trợ lực dẫn đến kết cấu phức tạp hiệu suất giảm rất nhiều nhiệt độ thấp hiệu suất thấp sự giao động chất lỏng làm việc có thể làm đường ống rung

động và mô men phanh không ổn định

Qua việc phân tích trên ta thấy dẫn động phanh thuỷ lực là phù hợp với xe thiết kế , khi ta dùng phanh thuỷ lực thì lực tác dụng lên bàn đạp sẽ lớn hơn so với khí nén lực này chỉ

thắng lực lo xo, đối với khí nén thì lực này áp suất dầu

trong bầu chứa dầu của hệ thống còn phanh khí nén thì lực này chỉ thắng lực lò xo và van phân phối hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực là thích hợp nhất cho xe tải vì xe này có tải trọng nhỏ Gt=2000 (KG) do đó mô men phanh ở các

bánh xe bé nên lực bàn đạp bé ngoài ra phanh thuỷ lực đơn giản hơn phanh khí nén vì nó không khí có khích thước lớn và đọ nhạy rất tốt và sử dụng thích hợp cho xe tải có tải trọng nhỏ do đó ta chọn phanh tuỷ lực

.CHON CƠ CẤU PHANH

Đối với xe hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực thường sử dụng phanh loại đĩa hoặc trống guốc , nhưng loai trống guốc sử dụng rộng rãi trên các loại ô tô hiện nay bắt buộc sử dụng trên một số xe tải và xe khách ta chon cơ cấu phanh trống guốc vì nó có ưu điểm nó có thể bố trí phanh dừng trên cơ cấu phanh

.Chọn cơ cấu phanh cho bánh xe trước

Cơ cấu phanh trước ô tô tải cần đạt hiệu quả phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ khi ô tô chạy lùi tốc độ thấp nên yêu cầu mô men phanh cũng nhỏ do đó cơ cấu phanh cũng cần có hiệu quả tiến hơn so với lùi do đó ta chọn cơ cấu phanh có hai xi lanh ép guốc phanh một bậc tự do

Hình 1.1.Cơ cấu phanh trống guốc hai xi lanh

1-xi lanh thuỷ lực ;2-xương guốc ;3-má phanh;4-trống phanh

Chọn cơ cấu phanh cho bánh xe sau

Bánh xe sau ta dùng cơ cấu phanh trống guốc chỉ có một xi lanh thuỷ lực có điểm tựa cố định nghĩa là cơ cấu phanh có một bậc tự do và loại này có tính thuận nghịch hiệu quả phanh cao Khq =(116÷112) % thích hợp cho phanh sau T Theo sơ đồ

1.2

Hình 1.2 Sơ đồ trống guốc một xi lanh thuỷ lực

1-xi lanh thuỷ lực ;2-xương guốc ;3-má phanh ;4-trống phanh;

5-điểm tựa cố định(chốt lệch tâm)

1.3.SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH

1.1.3 Chọn sơ đồ phân dòng.

Để tăng an toàn làm việc hệ thống phanh thì xe phải có hai dòng (hai dòng dẫn )

Có cùng cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp phanh

Hiện nay truyền động hai dòng có nhiều sơ đồ khác nhau như cầu trước và cầu sau thắng riêng phân dòng chéo , thắng bốn bánh một dòng và hai bánh riêng một dòng cầu trước và một cầu sau cầu trước và cầu sau

Ta phân tích hai cầu trước sau riêng

Hình 1.3.sơ đồ phân dòng a-phân dòng chéo ;b-cầu trước và cầu sau thắng riêng

- Đố với hình a thì hiệu quả phanh 50%khi một dòng hỏng thì tính ổn định giảm

- Đối với hình b hiệu quả phanh giảm khi dòng trước hỏng , kết cấu đơn giản

Để phù hợp xe thiết kết thì tốt nhất ta chọn sơ đồ hình b vì kết cấu đơn giản dễ bố trí rẻ tiền

1.3.2 Sơ đồ hệ thống phanh từ kết cấu trên ta xây dựng

sơ đồ dẫn động phanh

Hình 1.4 Sơ đồ hệ thống phanh thuỷ lực1-Cơ cấu phanh trước ;2,8- đường ống trước và sau;3;4-pis tông

xi lanh chính 5-Bích chứa dầu ;6-bàn đạp ;7-xi lanh chính 9-Cơ cấu phanh sau

Nguyên lí là việc hệ thông phanh thuỷ lực Khi người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua hệ thống đoàn để đẩy pis tôngnằm trong xi lanh 7 do đó đầu bị ép và xinh ra áp xuất cao trong xi lanh 7 và trong các đường ống dẫn 2,7 dầu trong đường ống với áp suất cao tác dụng lên bề mặt các pis tông của cơ cấu phanh 1,9 các pis tông này thẳng lực lò xo đầy hai má ép sát vào trống phanh và tiến phanh ô tô vì ,trống phanh

gắn chặt moay ơ Bánh xe khi nhả phanh bàn đạplo xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu dưới tác dụng lò xo các xi lanh làm việc sẽ ép dầu

trở về xi lanh chính 7

2 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH.

XÁC ĐỊNH MÔ MEN PHANH CẦN SINH RA Ở CÁC CƠ CẤU

Để xác lức tác dụng lên xe ta cần sơ độ sau

V

pj

Hình 2.1.Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô

Gọi Z1,Z2 lần lựơc la phản lực pháp tuyến tại mặt đường

tác dụng lên bánh xe cầu trước và cầu sau -Ta xác định toạ độ trọng tâm của xe tải :a,b,Hg

+Phân bố tải trọng tác dụng tác dụng lên cầu trước và cầu sau

m1=Gat/Ga ;m2=Gas/Ga

trong đó :

m1,m2 - Hệ số phân bố tải trọng

Gat ; Ga -Tải trongj phân bố lên cầu trước và cầu sau

Ga - Tải trọng toàn bộ xe

+Toạ độ trọng tâm theo chiều dọc : a,b

Quy ước chiều dương là chiều ngược chiều kiêm đồng hồ Lấy mô men tại điểm o1

Ga.a-Z2L=0 ⇒ Z2= Ga.a/L

Mà :Z2= Gas ⇒m2= Gas/Ga= Z2/ Ga= Ga.a/L.Ga=a/L

M2=a/L ⇒a=L.m2 =Gas L/Ga

Thay + L=3300(mm)

- Khi phanh bỏ qua lực cản gió PΩ và lực cản lăn pf1 ,pf2 vì khi phanh vận tốc giảm dần rất nhanh nếu vận tốc bằng không thì lực cản lăn(pf1+ pf2)rất nhỏ so với lực phanh ( pp1+pp2

) từ hình( 2.1) viết phương trinh cân bằng mô men

+Đối với cầu trước

a =1746.72(mm) =1.74672 (m)

b =1553.28(mm) =1.55328(m)

Hg =1350(mm) =1.35(m)Hệ số bám xác định(II) : ϕ=(0.6÷0.65) ta chocü : ϕ = 0.62

Z1=(Ga/L.2)(b+Pj.Hg/g)=(Ga/2L)(b+ϕHg)=(56898/2.3,3)

(1.55328+0,62.1.35)

Z1=20606.39(N)

Z2=(Ga/L.2)(a+Pj.Hg/g)=(Ga/2L)(a-ϕ0.62.1.35)

Hg)=(56898/2.3,3)(1.74672-Z2=7842.6

-Để sử dụng hết trọng lượng bám ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ơ trước và sau lực phanh lớn nhất toàn bộ xe tức là phanh lớn nhất toàn bộ xe tức là phanh có hiệu quả nhất lực phanh sinh ra tỷ lệ với trọng lượng với trọng lượng tác dụng lên chúng

-Lực phanh tác dụng cực đại tác dụng lên cầu trứoc và cầu sau

+Lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe cầu trước

Pp1=ϕ.Z1 = 0.62.20606.39 =12775.96(N)

+Lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe cầu sau

Pp2= ϕ.Z2=0,62.7842.6=4862.41 (N)

-Mô men cần sinh ra ơ các bánh xe

Theo tài liệu tham khảo Gaz-66-01(4x4) ta có

rbx=0,542(m)+Bánh xe cầu trước

khe hở này cần thiết để cho không khí lưu thông cần thiết làm mát trống

+vậy bán kính trống : rt =457/2=228,5(mm)

-Chiều cao (h) được chon : h=0,8.dt=0,687.0.457= 314 (mm)

2.2.1 Xác định mô men trong guốc đối xứng

Theo tài liệu (II) ta có

MP ∑= 2.M1,2= 2 2

2

B A

Ph A

µµ

−

Trong đó :µ-hệ số ma sát giữa trống phanh và guốc phanh

A=S.(cosrt.(αα10−−αcos0)α1) =0,85(cos(13525−−25cos).3135.14).180=0.714

2.2.2 Xác định bề rộng má phanh

Ta cần xác định bề rộng má phanh theo tài liệu(II)

= 0.02289

=28.9 (mm)

Bề rộng má phanh sau

bs ≥ 2.µMp.rt.2βΣ.Π.180.[qtb]= 2 0 , 3 0 , 2285 2 110 3 , 14 2 10 6

180 43 , 2635

= 0.0218 (m)

Không tự xiết vì (2.3) luôn luôn dương

2.4.TÍNH TOÁN NHIỆT VÀ MÀI MÒN

2.4.1 Tính toán công ma sát riêng

để làm việc tốt thì công riêng xác định trong giới hạn cho phép công riêng xác định theo (I) ta có

Lms=

∑

F

Va Ga

.2 2

= 0.307(m2)diện tích má phanh sau bằng diện tích má phanh trước (Ft=Fs)Vậy : FΣ=2.Ft = 2.0.307 = 0,614 (m2)

2

=

614 0 2

83 8

56898 2

= 3215056,6 (J/cm2)

Lms = 321,5 (J/cm2) < Lms = (600÷800) ( J/cm2)

2.4.2 Tính toán nhiệt cho trống phanh

Tính toán nhiệt nhằm hạn chế nhiệt độ trống phanh tăng lên quá giới hạn cho phép

Nhiệt tăng của trống phanh một lần cho phép :

T

V V Ga

2

)21( 2 − 2

Trong đó : Ga- trọng lượng toàn bộ xe

Ga = 56898 (N)V1- vận tốcbắt đầu phanh : V1 = 30 (km/h) = 8.33 (m/s)V2 - Vận tốc khi phanh đến khi dường hẳn : V2=0

mt- khối lượng trống phanh

c - Nhiệt dung riêng

c=482(J/kg.độ)

[∆T] = 150c

∆T=58002.9.81.(8.,633,892.−48202)=6,170c ≤ [∆T ]2.5 XÁC ĐỊNH LỰC ÉP CẦN THIẾT

Sơ đồ xác định lưc tác dụng lên trống phanh

Hình 2.2sơ đồ lực tác dụng lên trống phanh 1-trống phanh ;2-guốc phanh ;3-tấm ma sátlực tác dụng lên guốc phanh

2

) ( 2 2 2

h A

B A

Mp∑ −

Dẫn động thuỷ lực có guốc đối xứng nên P1=P2 =P

Lực tác dụng lên guốc trước bằng lực tác dụng lên guốc sau

B=0.874h=0.3656

µ=0,3

P1= 2.0,3.0,3656.0,714

)874,0.3,0714,0(285,

720,

y p

h`

h 1

Vậy lực phanh tác dụng lên cầu trước và cầu sau

P1=9854,34 (N)

P2=4062,03 (N)

3.TÍNH TOÁN THIẾT KẾT DẪN ĐỘNG PHANH

Tính toán dẫn động phanh bao gồm tính toán tĩnh học và tính toán động lức học

+Tính toán tĩnh học nhằm xác định các thông số kết cấu chính đảm bảo dẫn động tạo được lực ép cầu trước với lực bàn đạp và hành trình bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép

+Tính toán động lực học có nhiệm vụ xác định thông số và đạt tính dẫn động liên quan độ nhạy thời gian chậm tác dụng và chất lượng quá trình quá độ như : diện tích tiết

diện ;chiều dài đường ống ; đặc tính và khr năng thông qua các van

Các thông số ta cần tính toán :

- xác định đường kính xi lanh chính và xi lanh bánh xe

dc ; dbx

- xác định tỷ số truyền dẫn động (idd)

- Tính hành trình bàn đạp (Sbd)3.1.TÍNH TOÁN XI LANH CHÍNH VÀ XI LANH BÁNH XE

Sơ đồ tính toán dẫn động phanh thuỷ lực

Hình 3.1 Sơ tính toán dẫn động phanh thuỷ lựctrong đó :1-bàn đạp chính ;2-xi lanh chính (dc);3-xi lanh bánh

xe ; 4- đường dầutheo tài liệu (I)

Đướng kính xi lanh bánh xe (dk)được xác định

dk=

max

4

P

P

Π

Trong đó : p-lực tác dụng lên guốc phanh

Pmax - áp suất cực đại cho phép Pmax = 8÷12 (MN/m2) chọn Pmax = 10 (MN/m2)

- Đường kính của xi lanh bánh xe trước

dkt=

max

4

4

P

Pt

10 10 14 , 3

34 , 9851 4

=0,0227(m)=22,7(m)Tải trọng khi chưa phanh Gat =2730(kg); Gas=3070(kg)

tải trọng gàn bằng nhau nên khi phanh thì tải trọng phân bố lên cầu trước lớn hơn nhiều so so với trạng thái tĩnh do đó mô men

cầu trước lớn hơn cầu sau nên xi lanh lực cầu trước lớn hơn cầu sau nhiều

Với : dks=22,7(mm)

dkt =35(mm)

Ta chọn đường kính xi lanh chính : dc=23(mm)

3.2 TÍNH HÀNH TRÌNH LÀM VIỆC VÀ LỰC BÀN ĐẠP

Theo tài liệu (I) ta có công thức tính hành trình bàn đạpSlv=(Sc+S0 ).r r12=

1

2 ).

(

dk dc

Sc- Hành trình làm việc

S0- Hành trình tự do -Hành trình làm việc được tính như sau

)

dc

k

Trong đó : k- hệ số biến dạng đàn hồi đường ống ta chọn k=1.07

dc-đường kính xi lanh chính ta có dc=23(mm)

xi - hành trình pis tông thư i xi=(1,5÷4,5) ta chọn xi=2,5n- số xi lanh bánh xe được điều chỉnh bỡi xi lanh chính với cơ cấu ta thiết kế có 8 pis tông

07 , 1 2

2

2

-Hành trình tự do

theo tài liệu (II) Sbd≤[Sbd]=(150 ÷180) (mm)

vì xe ta là xe tải chọn [Sbd]=180 (mm)

.

P r

c d r

η

Π

Trong đó : r1,r2- được tính trên sơ đồ

η -hiệu suất dẫn động η=0,86÷0,92 chọn η= 0,9

m-số khoang xi lanh chính bố trí song song (m=1)

4 2

.

P r

c d r

η

Π = 4 0 , 9 4 1153,5( )

10 023 , 0 14 , 3

Vậy : Slv= 164,8 (mm)

i=4 Pbd = 1153,5 (N)3.3 TÍNH TOÁN TRỢ LỰC

-Xác định hệ số trợ lực -chọn và sơ đồ trợ lực -Xác định các thông số chính của trợ lực đã chọn

3.3.1 Xác định các thông số trợ lực

Hệ số trợ lực Ky xác định theo (II)

Ky=

max

max ,

P P

Trong đó : Pmax ;P, max- áp suất cực đại trong hệ thống khí có trợ lực làm việc và không có trợ lực làm việc

Ky = Pbdch Ppdtl = Pbdch Pbdch+Pbdtl = 1+Pbdch Pbdtl (3.2)Trong đó Pbdtl- lục bàn đạp tính toán Pbdtl = 2 , 92

600

5 , 1153

3.3.2 Chọn loại và sơ đồ

Để đảm bảo lực bàn đạp khi phanh ta phải chọn trợ lực Hiện nay thường dùng hai loại trợ lực đó là trợ lực chân không và trợ lực khí nén : trợ lực khí nén hiệu quả phanh cao nhưng kết cấu phức tạp khí nén phải có nguồn năng lượng bên ngoài cung cấp cho máy nén

Còn trợ lực chân không sử dụng nguồn năng lượng bên ngoài mà sử dụng ngay độ chân không tạo nên bỡi động cơ

để tạo trợ lực , do dùng độ chân không nên hiệu quả tợ lực thấp để tăng hiệu quả thì tăng kích thước bầu , kết cấu đơn giản rẻ tiền dễ sử dụng , sử dụng rộng nên ta chọn trợ lực chân không

Sơ đồ trợ lực

Hình3.2.Sơ đồ tính trợ lực chân không 1-bàn đạp ; 2-pis tông tỷ lệ ;3- phần tử tỷ lệ ;4-pistông trợ

lực ;5- lò xo tỷ hồi vị

6-lò xo hồi vị pis tông tỷ lệ ;7- đệm tỷ lệ ; 8-pistông tỷ lệ ;

9-lò xo hồi vị pisông tỷ lệ

+Nguyên lí làm việc :

khi chưa phanh thì khoang Avà khoang B của bộ trợ lực luôn thông với đường nạp động cơ lúc này phanh không khí động cơ làm việc với đường nạp độ chân không cao hút van một chiều mở khoang A và khoang B bằng nhau khi đạp phanh thì thanh đẩy đẩy màng cao su đóng van chắn giữa khoang A và khoang B đồng thời mơ van không khí cho khoang A mở thông với khí quyển áp suất trong khoang A lúc này lớn hơn khoang B cụm van tác dụng thêm nhờ áp suất trong khoang A mở màng cao su

Trong quá trình phanh người lái giữ vị trí cố định thì cả hai van chân không và không khí đề đóng nhờ cơ cấu tỷ lệ tăng độ chênh áp thì người lái đạp mạnh hơn để mở van không khí tiêps tục đi vào khoang A khi lực đạp đạt giá trị lớn nhất thì van không khí mở hàon toàn

3.3.3 Đặc tính bộ trợ lực

Theo sơ đồ hình 3.2 ta có hệ số trợ lực

Ky=2,92; Pbdch=600(N) ; pbdtt =11539 (N)

ta vẽ đặc tính bộ trợ lực như sau

Pc- lực bàn đạp tác dụng lên đầu cần nối với bàn đạp

Đồ thị 3.1 đường đạc tính trợ lực

- Đoạn BC ở đặc tính bộ trợ lực tương ứng tướng với lúc tương ứng với trợ lực có tác dụng

- Đoạn CE ở đặc tính tương ứng với lúc không có trợ lực tác dụng

- Đoạn AB không có trợ lực

3.3.4 Xác định các thông số chính của của bộ trợ lực

Theo tài liệu (II) ta có

ứng với nhánh AB của đạc tính xác định ∆P

xét cân bằng đĩa cao su

Sd

Pd Sc

Pc Sc

⇒∆P.Sp(m) = Sc Pc(Sd −Sc)=Pbdch.ibdch

) (

Sc

Sc

Sd −

η

trong đó : Sd- diện tích phần vòng phản ứng

Sc - diện tích pistông bầu trợ lực Sp(m) - diện tích của màng

Sc - diện tích pistông tỷ lệ

Sd - lực tác dụng từ xi lanh chính tác dụng lên vòng chính

∆ P=Pa-Pb - độ chênh áp giữa hai khoang trợ lực A và B

theo tài liệu (I) ∆P=0,05 (MN/mm2)

khi trợ lực đạt giá trị cực đại ứng với nhánh BC (van không khí mở hoàn toàn )

Ky = 1+đttPbch Pbdtt =1+∆Pmax.Sp ibd(m.Pbd)−(.ηPlx+Pms)

Tại điểm B hệ số trợ lực nhánh chính AB và nhánh AC bằng nhau nên

Ky(AB)=Ky(BC)

⇔1+Sd Sc−Sc −idd Plx.η+.Pbd Ps

Pbd idd

Pms Plx

m Sp P

.

) ( max

Ta chọn đường kính pis tông tỷ lệ dc=23(mm)

-Diện tích pis tông tỷ lệ

= 409,9 (mm2)