Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe du lịch

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợplàm phanh dừng... Nên đố

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 2

I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ 3

1.1 Công dụng 3

1.4.2 Loại đĩa 5

1.4.3 Loại dải 7

1.5 Dẫn động phanh 8

1.5.1 Dẫn động thủy lực 8

1.5.2 Dẫn động khí nén 14

III CHỌN LOẠI/KIỂU VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH 19

3.1 Chọn kiểu/ loại cơ cấu phanh 20

IV TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH 24

4.1 Moment phanh do cơ cấu phanh cầu trước sinh ra 24

4.2 Moment phanh do cơ cấu phanh cầu sau sinh ra 28

4.3 Tính toán xác định bề rộng má phanh 30

4.4 Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh 31

4.4.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng 31

4.4.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 32

V TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH THỦY LỰC 34

5.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xi lanh công tác của cơ cấu ép 34 5.2 Đường kính xi lanh chính và xi lanh công tác 34

5.2.1 Đường kính xi lanh công tác 34

5.2.2 Đường kính xi lanh chính 35

5.3 Hành trình dịch chuyển của piston xi lanh chính 36

5.4 Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 37

5.4.1 Tỷ số truyền bàn đạp ibđ 37

5.4.2 Hành trình bàn đạp Sbđ 38

5.5 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực 39

5.6 Lực trợ lực cần thiết của bộ trợ lực 39

5.7 Đường kính xy lanh của bầu trợ lực 40

LỜI NÓI ĐẦU

Ngày nay, trong các phương tiện giao thông thì ô tô chiếm một số lượng lớnphục vụ các nhu cầu của con người Do đo, đòi hỏi ngành ô tô luôn cần có sự đổimới, tối ưu hoá về mặt kỹ thuật, hoàn thiện hơn về mặt công nghệ, để nâng cao tínhhiện đại, tính kinh tế trong quá trình vận hành Để đạt được các yêu cầu đó các nhàsản xuất, các kỹ sư, trong ngành Cơ khí động lực cần phải có một kiến thức sâurộng, tiếp cận nhiều trong thực tế để tìm ra các biện pháp tối ưu trong quá trìnhnghiên cứu Đối với các sinh viên, để thực hiện được các điều đó thì đồ án môn họcnói chung và đồ án thiết kế ô tô nói riêng nhằm giúp sinh viên có thể vận dụngnhững kiến thức đã học vào thực tế, phát huy khả năng tư duy và sáng tạo trong quátrình nghiên cứu và công tác về sau này

Được sự hướng dẫn tận tình của thầy Nguyễn Văn Đông và các thầy trong bộmôn, cùng với sự cố gắng của bản thân đã giúp em hoàn thành đồ án: “Thiết kế hệthống phanh ô tô” một cách tốt nhất Tuy vậy, do thời gian và kiến thức còn hạnchế, sự tiếp xúc với thực tế còn ít nên trong đồ án thiết kế không thể tránh khỏinhững sai xót Mong được các thầy góp ý để đồ án được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Đà Nẵng, tháng 5 năm 2012Sinh viên thực hiện

Nguyễn Hữu Nghĩa

I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ

1.1 Công dụng

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặcđến một tốc độ cần thiết nào đó, ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô máy kéođứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang

Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảmbảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc Nhờ đó mới cókhả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyểncủa ô tô

1.2 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn chohành khách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế

- Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện

sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điềukhiển phải nhỏ

a - Phanh trống - guốc; b – Phanh đĩa; c – Phanh dảiTheo đặc điểm hình thức dẫn động:

- Phanh cơ khí

- Phanh thủy lực ( phanh dầu )

- Phanh khí nén ( phanh hơi )

- Phanh điện từ

- Phanh liên hợp

1.4 Cơ cấu phanh

1.4.1 Loại trống guốc

Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:

- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe

- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định

vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động,

sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ralực ma sát để phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cầnphải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,2  0,4) mm để cho phanh nhả đượchoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trìnhcủa cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khínén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu

để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh

Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động

fN 2

P 2

P 1

e e

Hình 1.2 Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống - guốc và lực tác dụng

a - Ép bằng cam; b - Ép bằng xilanh thủy lực; c - Hai xilanh ép, guốc phanh mộtbậc tự do; d - Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e - Cơ cấu phanh tự cườnghóa

1.4.2 Loại đĩa

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng

ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghéphai kim loại khác nhau.

Hình 1.3 sơ đồ nguyên lý của phanh đĩaPhanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau:

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ítphải điều chỉnh

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,050,15)mm nên rất nhạy, giảmđược thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trịcủa chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biếndạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi động

cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết hợplàm phanh dừng

V a

R’

C P B

RX RZ

2f N

RZ R

X

P B

R’

C

2f N

1.4.3 Loại dải

Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích Vì nó dùng phối hợp với

ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn

Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đókhác nhau ở hiệu quả phanh

Hình 1.4 Sơ đồ các loại phanh dải

a - Phanh dải đơn giản không tự siết; b - Phanh dải tự siết một chiều; c - Phanh dải

loại kép; d - Phanh dải loại bơi

a

p p

b l

S 2

S 1

S 1

S 2

R

l a S 1

S 2

S 2 q

a

S 3

b

R

S 3

S

1 S

2 1

S 2

RR

S 2

S 1

)

q

Phanh dải đơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh được rútlên siết vào trống phanh Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanhkhông phụ thuộc chiều quay Nhược điểm là hiệu quả phanh không cao.

Phanh dải đơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một đầu được nối cố định nên hiệuquả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần Tuy vậy khiphanh thường dễ bị giật, không êm

Phanh dải loại kép: Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệuquả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết

Phanh dải loại bơi: Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tự siết, nhưnghiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay

1.5 Dẫn động phanh

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chất lỏng thủy lực

và khí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng và hiệu suấtthấp và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanh làmviệc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là: thủy lực và khí nén

1.5.1 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải

có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợlực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là:

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe và áp suất trong dòng dẫn độngchỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

- Hiệu suất cao

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấuphanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực:

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động khônglàm việc được.

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực đểgiảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động vàmômen phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng

Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động:

Theo hinh thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :

- Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộngrãi trên một số ôtô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản

- Truyền động phanh nhiều dòng: Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mụcđích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điềukhiển chung là bàn đạp phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng cònlại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó

Hình 1.5 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thủy lực1.5.5.1 Dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp

Hình 1.6 Dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp1,8 - Xilanh bánh xe; 3,4 - Piston trong xilanh chính; 2,7 - Ðường ống dẫn dầu đến

xilanh bánh xe; 5 - Bàn đạp phanh; 6 - Xilanh chínhNguyên lý làm việc:

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xilanh chính 6 sẽ dịchchuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó ápsuất trong khoang B cũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và

7 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, cácpiston trong xilanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc mộtlần phanh

1.5.5.2 Dẫn động tác động gián tiếp

* Dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đườngnạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực,kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp vớicác xe có động cơ xăng cao tốc

Hình 1.7 Dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không

B

1

1211109

8Pc5Pbđ

432

1,2 - Ðường ống dẫn dầu phanh đến xilanh bánh xe, 3 - Xilanh chính, 4 - Ðường nạpđộng cơ, 5 - Bàn đạp, 6 - Lọc, 7 - Van chân không, 8 - Cần đẩy, 9 - Van không khí,

10 - Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ, 11 - Màng trợ lực, 12 - Bầu trợ lực chân khôngNguyên lý làm việc:

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11(hoặc màng) Van chân không 7, làm nhiệm vụ: Nối thông hai khoang A và B khinhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9, làmnhiệm vụ: cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đườngthông của khoang A khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ: Làm nhiệm vụđảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn được nối với đường nạp động cơ 4 qua vanmột chiều, vì thế thường xuyên có áp suất chân không

Khi nhả phanh: van chân không 7 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B quavan này và có cùng áp suất chân không

Khi phanh: người lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch chuyển sang phải làm vanchân không 7 đóng lại cắt đường thông hai khoang A và B, còn van không khí 9 mở racho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A Ðộ chênh lệch áp suất giữa haikhoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lên piston (măng) của bầu trợ lực và qua

đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xilanh chính

3, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xilanh bánh xe để thực hiện quátrình phanh Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũngtăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9đóng lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lựcphanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm vankhông khí 9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A Ðộ chính áp tăng lên, vòngcao su 10 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm chovan không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệvới lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh

áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô dulịch và tải nhỏ.

* Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thườngđược lắp song song với xilanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Bộtrợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nênđược dùng nhiều ở ô tô tải

Hình 1.8 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén

1 - Bàn đạp, 2 - Ðòn đẩy, 3 - Cụm van khí nén, 4 - Bình chứa khí nén, 5 - Xilanh lực,

6 Xilanh chính, 7 Ðường ống dẫn dầu đến xilanh bánh xe, 8 Xilanh bánh xe, 9 Ðường ống dẫn dầu đến xilanh bánh xe, 10 - Xilanh bánh xe, 11- Máy nénNguyên lý làm việc:

-Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4, xilanh trợ lực 5,máy nén khí 11

Trong cụm van 3 có các bộ phận sau :

- Cơ cấu tỷ lệ: đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

- Van nạp: cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh

- Van xả: cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhảphanh

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần củaxilanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển mở đường nối khoang A của

10

xilanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tácdụng lên piston của xilanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xilanhchính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xilanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nénđồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyểnsang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằngmới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trì một ápsuất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bànđạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mởđường cho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữalực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh.

* Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm và các bộ tích năng

Bơm thủy lực là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động Trong dẫn độngphanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như : bánh răng, cánh gạt, piston hướng trục.Bơm thủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước vàkhối lượng của hệ thống Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đườngống cũng cao hơn

Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trongtrường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực cầnphải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làmviệc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hnh 1.9 Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng

1

2

56

7

8

9

1011

1 Bàn đạp, 2 Xilanh chính, 3 Van phanh, 4 Van phanh, 5 Xilanh bánh xe, 6 Xilanh bánh xe, 7 - Bộ tích năng, 8 - Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle, 9 - Bộ

-tích năng, 10 – Van an toàn, 11 - BơmNguyên lý làm việc:

Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các

bộ tích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫn độngthủy lực hai dòng với xilanh chính 2 Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lêncác van 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xilanhbánh xe 5 và 6 Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xilanh 5 và 6 càng cao Bộ điềuchỉnh tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong cácbình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tác dụng bảo vệcho hệ thống khỏi bị quá tải

1.5.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ trungbình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bìnhchứa, van phân phối, bầu phanh

Ưu điểm:

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rỉ rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể lảmviệc được, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như: phanh

rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động

Nhược điểm:

- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rì rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn củachất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần Nên kích thước và khối lượng củadẫn động lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn.

Hình 1.10 Sơ đồ dẫn động ôtô đơn không kéo moóc

1 - Máy nén khí, 2 - Van an toàn, 3- Bộ điều chỉnh áp suất, 4 - Bộ lắng lọc và tách

ẩm, 5 - Van bảo vệ kép, 6,10 - Các bình chứa khí nén, 7,9 - Các bầu phanh xe kéo, 8

- Tổng van phân phối Nguyên lý làm việc:

Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộ lắng lọc vàtách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5 vào các bình chứa 6 và 10 Van an toàn 2 có nhiệm vụbảo vệ hệ thống khi bộ điều điều chỉnh áp suất 3 có sự cố Các bộ phận nói trên hợpthành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động

Từ bình chứa khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8 Ở trạng thái nhảphanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh và mởthông các bầu phanh với khí quyển

Khi phanh: Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc, ngắt đường thông các bầuphanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các bầu phanh 7 và 9, tác dụng lên

cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh lái xe lại

II TÍNH MOMENT PHANH YÊU CẦU

Mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của ôtô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặcdừng ôtô hoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép Ngoài ra còn phảiđảm bảo giữ ôtô đứng yên ở độ dốc cực đại ( mômen sinh ra ở cơ cấu phanh tay ).Các lực tác dụng lên ôtô khi phanh được biểu diễn ở hình sau

Trong đó: + Ga là trọng lượng toàn bộ của ôtô đặt tại trọng tâm

+ Pf1 là lực cản lăn của bánh xe trước+ Pf2 là lực cản lăn ở bánh xe sau+ Ppt là lực phanh ở bánh xe trước+ Pps là lực phanh ở bánh xe sau+ P là lực cản của không khí+ Pj là lực quán tính của xe sinh ra khi phanh+ L chiều dài cơ sở của ôtô

+ Hg chiếu cao trọng tâm+ a, b toạ độ trọng tâm

L Z1=b G a

=>b= L Z1

G a Trong đó : Ga là trọng lượng toàn bộ của xe (Kg)

Z1 là phản lực pháp tuyến ở cầu trước khi xe đứng yên

Viết phương trình cân bằng moment đối với điểm O1 :

Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của xe

Z2 : Phản lực pháp tuyến tại bánh xe sau khi phanh

L : Chiều dài cơ sở của xe

Jp : Gia tốc chậm dần khi phanh

G : Gia tốc trọng trường

Với L = 2500 ( mm )

Jp : Gia tốc chậm dần khi phanh

Jp= g.ϕbx (3)

Với ϕ bx là hệ số bám giữa lốp với mặt đường khi ô tô được phanh khẩn cấp

Với hệ thống phanh không trang bị kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe ( xekhông có trang bị hệ thống chống hãm cứng ABS Anti – look Brake System, haytrang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử EBS - Electronic Brake System ) thì hệ

số bám khi phanh khẩn cấp chỉ có thể đạt được ϕ bx=(0 , 75÷0 ,80 ) ϕmax

Z2=

G a

L (a−ϕ bx H g)

(5) Với Ga = 2800 ( Kg )

L0 = 2500 ( mm )

Hg = 550 ( mm )

a = 1250 ( mm )

b = 1250 ( mm )

Thì ta có lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trước/ sau khi phanh khẩn cấpnhư sau :

Z1=2800 9 ,81

2.2500 .(1250+550 0,66) = 8861,177 ( N )

Z2=2800 9 ,81

2.2500 .(1250−550.0,66) = 4872,823 ( N )

Suy ra lực phanh yêu cầu ở mỗi bánh xe trước/ sau là :

Ppt= Z1.ϕbx

= 8861,177.0,66 = 5848,375 ( N )

Pps= Z2.ϕbx

= 4872,823.0,66 = 3216,065 ( N )Moment phanh yêu cầu ở mỗi bánh xe trước/sau là :

Mpt= Ppt.Rbx

= 5848,375.0,33 = 1929,960 ( N.m )

Mps= Pps Rbx

= 3216,065.0,33 = 1061,301 ( N.m )Trong đó : Rbx = 0,33 ( m ) là bánh kính làm việc trung bình của bánh xe

III CHỌN LOẠI/KIỂU VÀ SƠ ĐỒ HỆ THỐNG PHANH

Kết cấu hệ thống phanh của ôtô buộc phải có hai phần chính :

+ Cơ cấu phanh : là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý masát

+ Dẫn động phanh : là bộ phận để diều khiển cơ cấu phanh

3.1 Chọn kiểu/ loại cơ cấu phanh

Thực tế môment sinh ra ở các bánh xe là do cơ cấu phanh lắp đặt ở banh xe Cơ cấuphanh ở các bánh xe có nhiều kiểu loại vì vậy nói chung trên một chiếc xe có thể cócác cơ cấu phanh khác nhau đối với các trục bánh xe trước và bánh xe sau Ngay cảkhi kiểu cơ cấu phanh giống nhau nhưng kết cấu và kích thước cụ thể vẫn có thểkhác nhau tuỳ theo môment phanh yêu cầu phân bố trên các trục như đã tính ở phầntrước

Vì vậy để có cơ sở chọn cơ cấu phanh hợp lý, trước hết cần tính toán đánh giá tý sốphân bố môment phanh hay lực phanh lên trục trước và trục sau theo hệ số phân bốlực phanh K12 như sau :

=

1929,960 1061,301 =1,818

Xe chúng ta đang thiết kế là xe du lịch, tải trọng tĩnh phân bố lên trục trước và trụcsau là bằng nhau ( 1400 Kg/ 1400 Kg) Do đó hệ số phân bố lực phanh K12 = 1,818 làhợp lý

Ta thấy môment phanh yêu cầu ở cầu trước lớn hơn nhiều so với cầu sau Vì vậyloại cơ cấu phanh trước sau thường khác nhau rõ rệt Đối với cầu trước của xe du lịch

cơ cấu phanh cần đạt hiệu quả phanh lớn, ta chọn cơ cấu phanh trống guốc với haiguốc đều có tính chất tự siết Với cầu sau ta chọn cơ cấu phanh trống guốc với mộtguốc có tính chất tự siết và một guốc có tinh chất tự tách

Với cách chọn này ta sẽ đảm bảo được môment phanh yêu cầu của cầu trước lớnhơn cầu sau, vì nếu moment bánh sau lớn hơn bánh trước thì làm cho xe mất tínhđiều khiển , quay đầu xe, gây mòn lốp

Hình 3.1 Cơ cấu phanh trước xe du lịch

Hình 3.2 Cơ cấu phanh sau xe du lịch3.2 Chọn sơ đồ hệ thống phanh

a/ Chọn loại dẫn động phanh

Hiện nay ôtô thường dung hai loại dẫn động chính là thuỷ lực và khí nén, còn dẫnđộng cơ khí chỉ dung cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và không đảm bảo phanhđồng thời các bánh xe Dẫn động điện chỉ dung cho các đoàn xe

fN P

1

fN2

2 1

Các dòng dầu Xilanh công tácXilanh chính

Dựa vào phần tổng quan về hệ thống phanh, trong mục dẫn động phanh ta chọn loạidẫn động bằng thuỷ lực cho hệ thống phanh của xe du lịch ta đang thiết kế Vì loạidẫn động này có những ưu điểm phù hợp loại xe du lịch

Hình 3.3 Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động phanh

Ở hình a phân dòng theo 2 cầu mỗi dòng một cầu đơn giản khi 1 dòng hỏngkhông gây ra mất đối xứng lực phanh.nhưng hiệu quả phanh giảmđi nhiều có thể