Thiết kế thiết bị chẩn đoán hệ thống phanh ôtô

Các nghiên cứu đợc chia thanh hai hớng chính:1.Trong thiết kế chế tạo: Ngời ta đã ngày càng cố gắng ngày càng sây dựng các mô hình chính xác cáclực tác động lên ôtô khi phanh, trên cơ sở

Lời nói đầu Trong những năm gần đây, nền kinh tế Việt Nam đang vơn lên hoà nhập với

nền kinh tế thế giới Bên cạnh sự phát triển của các nghành kinh tế khác thì nghànhvận tải ôtô cũng có chuyển biến không ngừng

Cùng việc sử dụng sửa chữa các loại xe đã có ta còn nhập một số loại xe mới,hiện đại, tải trọng lớn, số lợng xe ngày càng tăng, tốc độ xe càng cao, tải trọng xecàng lớn thì vấn đề an toàn chuyển động cho ngời, xe và hàng hoá càng trở nên quantrọng Do đó ngời ta nhận ra đợc vị trí, tầm quan trọng của hệ thống phanh ôtô trongviệc nâng cao tính kinh tế cũng nh tầm quan trọng về an toàn chuyển động

Vì vậy, việc nghiên cứu để nâng cao chất lợng an toàn chuyển động và chẩn

đoán đánh giá trạng thái kỹ thuật hệ thống phanh ngày càng trở nên cấp thiết và đợcnhiều ngời quan tâm

Từ nhiều năm nay, tự động hoá việc chẩn đoán kỹ thuật đã đợc nghiên cứu vàtriển khai ở các nớc phát triển ở Vịêt Nam các thiết bị tự động, và bán tự động chẩn

đoán, đặc biệt chuẩn đoán sâu ôtô còn rất ít và đều phải nhập ngoại

Mấy năm gần đây, cùng với sự đổi mới và phát triển hệ thống các trạm đăngkiểm phơng tiện cơ giới đờng bộ, một số thiết bị chuẩn đoán chung ôtô đã đợc sửdụng khá nhiều Phần lớn trạm đăng kiểm đã đợc cơ giới hoá.Trong số đó, một sốtrạm đã đợc tự động hoá, bán tự động các phần mềm tự động hoặc bán tự động phảimua bằng ngoại tệ rất đắt

Việc xây dựng các thiết bị chẩn đoán, các phần mềm cho các công tác tự độnghoặc bán tự động quá trình chẩn đoán ôtô nói chung ở nớc ta là hoàn toàn có khả năngthực hiện đợc Đề tài nghiên cứu theo hớng này, đó là:Thiết kế thiết bị chẩn đoán

hệ thống phanh ôtô.

*Phạm vi đề tài nhằm giải quyết một số nội dung sau:

-Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

-Tổng quan về các loại bệ thử và lựa chọn phơng án thiết kế

-Thiết kế bộ phận nâng hạ ra vào

-Thiết kế bộ phận đo ghi

-Nghiên cứu xây dựng phần mềm chẩn đoán hệ thống phanh ôtô trên máy vi tính

Phần mở đầu : Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

A.Các hớng nghiên cứu chính.

Theo số liệu thống kê về an toàn giao thông của các nớc trên thế giới thì số tai nạn ôtô do chất lợng phanh không đảm bảo chiếm khoảng 40 – 50% trong số tai nạn

do nguyên nhân kỹ thuật

Vấn đề an toàn giao thông phụ thuộc vào 3 yếu tố cơ bản là : ngời – xe - ờng, nghĩa là muốn hạn chế thấp nhất các tai nạn giao thông thì cần giải quyết ba vấn

đ-đề trên một cách hợp lý Trong đó đối với xe, hệ thống phanh là một trong những hệthỗngó ảnh hởng lớn nhất đến an toàn chuyển động của xe Vì vậy, đảm bảo tốt chất l-ợng và độ tin cậy làm việc của hệ thống phanh xe ôtô đợc coi là một yêu cầu quantrọng nhất.Với vị trí quan trọng nh vậy của hệ thống phanh nên việc nghiên cứu nângcao chất lợng hệ thống phanh là một nhiệm vụ vô cùng cấp thiết và đợc tất cả các quốcgia trên thế giới quan tâm Các nghiên cứu đợc chia thanh hai hớng chính:

1.Trong thiết kế chế tạo:

Ngời ta đã ngày càng cố gắng ngày càng sây dựng các mô hình chính xác cáclực tác động lên ôtô khi phanh, trên cơ sở đó để tính toán thiết kế các chi tiết của hệthống phanh một cách tối u nhằm nâng cao chất lợng hệ thống phanh

Trong quá trình phanh, các lực tác dụng lên cầu có sự thay đổi, do lực quán tínhkhi phanh trọng lợng đợc dồn về phía trớc, gia tốc chậm dần của xe khi phanh cànglớn thì tải trọng tác dụng lên cầu trớc càng lớn Để có hiệu quả cao thì cần phải có bộphận phân bố lực phanh ở các bánh xe sao cho phù hợp với trọng lợng bám ở các bánh

xe trong quá trình phanh Bộ điều hoà lực phanh đợc chế tạo và áp dụng để tự điềuchỉnh lực phanh ở các bánh xe cho phù hợp với trọng lợng bám, nh vậy hiệu quảphanh xẽ cao hơn nhiều so với trờng hợp không có bộ phận này

ở hệ thống phanh thông thờng và kể cả những hệ thống phanh có điều hoà lựcphanh đều xảy ra hiện tợng hãm cứng (bó cứng bánh xe khi phanh gấp )dẫn đến sự trợt

lê, nhất là khi đờng trơn hoặc đờng phủ cát bụi Sự trợt lê này làm thay đổi hớngchuyển động của xe, không đảm bảo chất lợng phanh, dễ gây tai nạn, gây mòn lốp

Để tránh hiện tợng này trên một số loại xe hiện đại ngời ta thờng trang bị hệthống chống hãm cứng bánh xe Hệ thống này điều kiển lực phanh để ngăn cho cácbánh xe không bị hãm cứng trên đờng

2.Trong khai thác sử dụng:

Trong quá trình sử dụng, khai thác ôtô, tính năng kỹ thuật cũng nh tính nănglàm việc của xe nói chung và các cụm tổng thành nói riêng dần dần thay đổi theochiều hớng sấu đi Nguyên nhân dẫn đến những sự thay đổi đó rất đa dạng: có thể domài mòn tự nhiên, hoặc do hiện tợng lão hoá của vật liệu, hoặc ăn mòn Sự thay đổi

ảnh hởng lớn tới hiệu quả sử dụng của xe, làm giảm độ tin cậy và chất lợng làm việccủa xe cũng nh các cụm, tổng thành

Trớc thực tế đó cùng với sự phát triển của kỹ thuật, sự nâng cao các tham sốchất lợng của các trang bị xe hiện nay, đòi hỏi phải nâng cao các yêu cầu bảo dỡng,sửa chữa trang bị đó, cần giảm tối đa các sai sót do việc đánh giá tình trạng kỹ thuậtcủa trang thiết bị, cần phải xác định chính xác và khắc phục kịp thời các sự cốm hhỏng sảy ra Đó chính là nhiệm vụ đối với công tác khai thác, sử dụng xe hiện nay

Đối với hệ thống phanh cũng vậy, để giải quyết tốt vấn đề này, ngời ta dùngnhiều biện pháp kỹ thuật khác nhau, định ra các chế độ kiểm tra, định ra các chế độbảo dỡng theo định kỳ dựa vào thực tế sử dụng để đảm bảo yêu cầu kỹ thuật hệ thống

Trong công tác bảo dỡng kỹ thuật, song song với chẩn đoán chung hệ thốngphanh, chuẩn đoán sâu còn đợc áp dụng để phát hiện những h hỏng cụ thể giúp chocông tác bảo dỡng sửa chữa kịp thời

2

Do vậy trong quá trình khai thác sử dụng, nâng cao chất lợng chẩn đoán hệthống phanh là một nhiệm vụ cần thiết, là một yêu cầu bức xúc để nâng cao thời hạn

sử dụng của hệ thống phanh nói riêng và ôtô nói chung

B.Những vẫn đề nghiên cứu có liên quan đến đề tài

1.Trong nớc:

ở trong nứơc có hai hớng nghiên cứu chính đó là:

- Nghiên cứu theo hớng thiết kế, chế tạo mô hình nh ở Trờng Đại Học Bách Khoa

a,Đề tài 1: Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật năm 1995

Tác gỉa: Nguyễn Văn Dũng- Trờng HọcViện Quân Sự

Đề tài : Xây dựng mô hình chuẩn đoán hệ thống phanh khí nén ôtô ZIL 131

b,Đề tài 2: Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật năm 1999

Tác gỉa:Ngô Chiến Thắng- Trờng HọcViện Quân Sự

Đề tài: Phân tích đánh giá kết cấu hệ thống phanh ôtô quân sự

c, Đề tài 3: Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật năm 1999

Tác gỉa: Pham Văn Tuấn- Trờng HọcViện Quân Sự

Đề tài: Nghiên cứu thiết lập thử nghiệmvà xây dựng mô hình thiết bị thử cáccụm khí nén trên ôtô hiện đại

d ,Đề tài 4: Luận án thạc sỹ khoa học kỹ thuật năm 1998

Tác giả : Bùi Quang Vinh – Trờng Đại Học Giao Thông Vận Tải

Đề tài : Nghiên cứu xây dựng cơ sỏ chi thức của hệ chuyên gia trợ giúp chẩn

đoán trạng thái kỹ thuật ôtô

2.Nớc ngoài:

Các phần mềm chuẩn đoán đã đựơc nhiều nớc quan tâm đến- đó là vấn đề cụthể điển hình nh phần mềm chuẩn đoán hệ thống phanh của thiết bị kiểm định ôtô củacác nớc Đức, Mỹ,Anh Đều đợc bán ra rất đắt cùng với các thiết bị Nói chung cácphần mềm chẩn đoán chung cũng nh phần mềm chuẩn đoán sâu đều đợc các nhà sảnxuất bán ra rất đắt và đợc họ giữ bản quyền

B.Dề suất hớng nghiên cứu và phơng pháp nghiên cứu

1.Hớng nghiên cứu:

Thiết kế các thiết bị chẩn đoán và xây dựng các phần mềm chuẩn đoán hệ thốngphanh ở nớc ta nói chung đã đợc đề cập tới nhng cha đầy đủ và hoàn thiện

Do vậy, việc thiết kế các thiết bị chẩn đoán và xây dựng các phần mềm chuẩn

đoán hệ thống phanh là một yêu cầu cần thiết theo phơng pháp kết hợp lý thuyết vàthực tế Về lý thuyết là xây dựng thuật toán chẩn đoán, về thực tế là kế thừa, đúc rútkinh nghiệmcủa các chuyên gia – kết hợp với lý thuyết để lập nên mô hìnhđộng lựchọc của các cụm Từ mô hình động lực học ta xây dựng thuật toán trên cơ sở các hhỏng biến xấus trạng thái kỹ thuật hệ thống phanh để từ đó xây dựng phần mềmchuẩn đoán

2.Phơng pháp nghiên cứu:

Chẩn đoán kỹ thuật ôtô là nghành khoa học nghiên cứu các hình thái xuất hiện

h hỏng, các phơng pháp và các thiết bị phát hiện ra chúng, dự đoán thời hạn sẽ xuấthiện h hỏng mà không phải tháo rời các tổng thành ôtô

Nguyên tắc chung của chẩn đoán kỹ thuật ôtô là mô hình hoá các tổng thành, hệthống ôtô nh một đối tợng chẩn đoán đợc miêu tả bởi các phơng trình toán học

Mô hình toán học của đối tợng chẩn đoán biểu thị tập hợp các quan hệ phân tích,lô gích, thống kê, đồ thị giữa các thông số vào, thông số bên trong và thông số rakhỏi đối tợng

Vậy vấn đề quan tâm ở đây là xác định đợc các hàm đặc trng Yi = fi(t) Các hàm

đặc trng này phải thoả mãn các yêu cầu sau :

- Mọi sự thay đổi động lực học của hệ thống đều làm thay dổi hàm đặc trng

4

Y1 = f1(t)Y2 = f2(t)

Yi = fi(t)

- Những sự thay dổi không ảnh hởng đến động lực học của hệ thống thì khônglàm thay đổi hàm đặc trng.

Chơng I : Tổng quan về Các loại băng thử và

chọn phơng án thiết kế

1.1.Khái niệm chung

Quá trình chuẩn đoán kỹ thuật hệ thống phanh ôtô thờng đợc thiết lập trên cơ sởcác kết quả thống kê những h hỏng của chúng trong sử dụng Sau khi phân tích mốiquan hệ giữa các h hỏng với các thông số kết cấu của hệ thống phanh chúng ta có thểchọn đợc thông số và thiết bị chuẩn đoán

Chuẩn đoán phanh đợc chia thành hai nhóm: chuẩn đoán chung và chuẩn đoánsâu

Nhóm các thông số chuẩn đoán chung bao gồm : Quãng đờng phanh, gia tốcchậm dần khi phanh, lực phanh phân bố lực phanh trên các trục

Nhóm thông số chuẩn đoán sâu bao gồm: Lực nén lên bàn đạp, hành trình tự dotrên bàn đạp, năng suất máy nén khí, sự lọt khí trong bầu phanh, khehỏ giữa má phanh

và tang trống

Các phơng pháp và thiết bị chuẩn đoán hệ thống phanh đợc chọn phụ thuộc vàoyêu cầu quá trình công nghệ bảo dỡng và sửa chữa của ôtô Hiện nay ngời ta dùngnhiều phơng pháp và thiết bị để chuẩn đoán chất lợng phanh, đợc phân loại nh sau:

Hình 1-1Phơng pháp chuẩn đoán chung chất lợng phanh có thể thực hiện trên đờng hoặctrên bệ thử cố định dạng lực hay quán tính

1.2.Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên đờng

Thử phanh trên đờng là phơng pháp thử quen thuộc ở Việt Nam và nhiều nớctrên thế giới.Mục đích của phơng pháp này là xác định các thông số hiệu quả của quatrình phanh: quãng đờng phanh, gia tốc chậm dần cực đại hoặc trung bình khi phanh

Các ph ơng pháp và thiết bị chẩn đoán phanh

Chuẩn đoán chung Chuẩn đoán sâu

Trên thiết bị chuyên dùng

Trên bệ thử

Trên

đ ờng

Nhờ dụng

cụ sách tay

Nhờ băng

để điều chỉnh

Quán tính Lực

Lắp vào xe

Xách tay

Theo QT của bệ thử <Bệ con lăn>

Theo QT của ôtô

<Bệ tấm phẳng> Tĩnh Động lực học

Khi chuẩn đoán chất lợng phanh trên đờng ngoài quãng đờng phanh đo theo vếtlết bánh xe và sự hao mòn của lốp, ngời ta còn kiểm tra sự hãm đồng bộ của các bánh

xe và sự hao mòn của lốp.Phơng pháp này cho hiệu quả kém chính xác, chi phí lớn,hao mòn lốp tăng, yêu cầu phải có một đoạn đờng tốt, phẳng và khô Với các ôtô có sửdụng điều hoà lực phanh thì phơng pháp này không sử dụng đựơc Để tăng độ tin cậycủa kết quả nhận đợc và mở rộng phạm vi sử dụng phơng pháp thử phanh trên đờnghiện nay ngời ta sử dụng súng phun để đánh dấu thời điểm bắt đầu phanh hoặc bánh

xe số 5 để đo quãng đờng và vận tốc ban đầu khi ôtô phanh

Để để xác định đợc gia tốc chậm dần đều cực đại khi thí nghiệm ôtô trên đờng,ngời ta tăng tốc cho ôtô đến tốc độ nhất định, sau đó cắt côn và đạp phanh đột ngột,rồi đo gia tốc cực đại hoặc trung bình

Giá trị gia tốc chậm dần của ôtô khi thí nghiệm đợc đo bằngcác loại gia tốc kế:

Nguyên lý làm việc chung của loại gia tốc kế đều dựa vào sự dịch chuyển t ơng

đối của các khối lợng quán tính so với vỏ của nó Khi thí nghiệm vỏ của gia tốc kế

đựơc kẹp chặt trên khung hay vỏ xe Dới tác dụng của lực quán tính xuất hiện khiphanh khối lợng của gia tốc kế sẽ dịch chuyển tỷ lệ với gia tốc chậm dần của ôtô Khi

đó qua kim chỉ với thang chia vạch hoặc đèn tín hiệu ta có thể xác định giá trị gia tốcchậm dần của ôtô Loại dùng đèn tín hiệu không chỉ ra đợc trực tiếp giá trị gia tốc,Khi gia tốc đạtgiá trị cho phép thì đèn báo sáng

1.3.Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử lực

1.3.1.Bệ lực do phanh ở trạng thái tĩnh:

Hình 1-2

6

A.Gia tốc kế kiểu con lắc

B.Gia tốc kế với khối l ợng chuyển động tịnh tiến

6-Đèn tín hiệu

5-Cơ cấu cóc hãm con lắc

9-Lò xo tấm11-ắc quy10-Vít điều chỉnh

Hình 1- 3

Sơ đồ bệ lực đo lực phanh ở trạng thái tĩnh

A- Bệ thử lực với tấm phẳng chuyển động

B- Bệ thử lực với tấm phẳng không chuyển động

C- Bệ thử lực với các con lăn

D- Bệ thử lực với thiết bị tác dụng mô men xoắn tới bánh xe

1- Lực tác dụng do áp lực chất lỏng hoặc khí nén từ bệ thử truyền đến.2- Cảm biến đo áp lực

đến khi bánh xe hãm bắt đầu quay( lực đẩy cân bằng với lực hãm) , lúc đó đồng hồ đo

4 sẽ chỉ giá trị lực hãm của bánh xe thí nghiệm

Nhợc điểm của các loại bệ thử này là kết quả đo không chính xác vì nó khôngmô phỏng đợc quá trình phanh thực tế trên đờng khi thử nghiệm Do vậy nó đợc ít sửdụng trong sản xuất

Bệ thử con lăn dạng lực cũng có nhiều loại: loại đo hiệu quả hãm bằng cảm biếnlực phanh, loại đo bằng đồng hồ so kiểu lực kế

z 1 z 2

54321

Hình 1- 4

Sơ đồ bệ thử con lăn dạng lực để thí nghiệm phanh ôtô

1 Bộ truyền động sích hoặc đai

đựơc xác định bởi công thức

3 1 4

2

4 2

z z z

Hình 1 - 58

Sơ đồ bệ thử lực với thiết bị đo là cảm biến lực phanh.

đợc sự trợt khi thí nghiệm Hộp giảm tốc 4 có vai trò nh khung cân bằng trên tay gạtcủa nó đặt cảm biến lực phanh 1 Tấm đỡ 9 giúp ôtô đi ra khỏi bệ thử dễ dàng Giá trịlực hãm đo đợc lớn nhất phụ thuộc vào lực bám giữa bánh xe với con lăn

1.3.3.Chuẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử quán tính:

Bệ thử quán tính đợc chia ra làm hai loại chủ yếu sau:

-Loại sử dụng lực bám giữa bánh xe với mặt tựa( Bệ tấm phẳng, Bệ con lănquán tính ) Phơng pháp chuẩn đoán của loại bệ thử này dựa trên cơ sở đo lực quán tínhxuất hiện trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với bề mặt tựa trong quá trình phanh

-Loại không sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa loại này có thể đo

đ-ợc mô men phanh cực đại ở cơ cấu phanh mà không chất tải lên ôtô

a,Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính:

Nguyên tắc chuẩn đoán của bệ thử phanh tấm phẳng quán tính là không sử dụngquán tính của bệ thử mà chỉ dùng khối lợng chuyển động tịnh tiến và chuyển độngquay của ôtô

Hình 1- 6

Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính

1.Hộp thiết bị đo

2.Tấm phẳng

3.Cảm biến đo độ dịch chuyển

Bao gồm bốn tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám các cảm biến

3 để đo độ dịch chuyển tấm phẳng2 khi phanh Hộp đo 1 dùng để biến đổi các tín hiệunhận đợc từ cảm biến 3 Khi thử nghiệm ngời lái cho ôtô đi vào bệ thử với tốc độ 6- 12Km/h Và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng khi phanh Khi đó trong vùng tiếp xúcgiữa bánh xe với tấm phẳng xuất hiện lực quán tính cân bằng với lực phanh làm cáctấm dịch chuyển Độ dịch chuyển các tấm phẳng đựơc ghi bởi các cảm biến thuỷ lực,cơ khí, hay khí nén

Bệ thử tấm phẳng có u điểm cơ bản là có năng suất chẩn đoán cao, công nghệchuẩn đoán đơn giản Nhng nó tồn tại một số nhợc điểm: độ ổn định hệ số bám kém vì

bệ thờng xuyên có bụi bẩn và ớt, chiếm diện tích nhà xởng lớn vì phải có đoạn đờngtăng tốc, gây khí thải độc hại cho phân xởng

b,Bệ thử phanh con lăn quán tính:

Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng quántính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi phanh trên đờng Nó gồm

có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ôtô, loại dẫn động từ động cơ điện Cảhai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa

Hình 1-7

Bệ thử con lăn (A,B) và băng tải (C) quán tính

1.Bánh xe2.6.Con lăn3.Hộp giảm tốc

4.Động cơ

5.Xích truyền động7.Bánh đà

Bệ thử phanh băng tải quán tính ô( Hình 1-7 C).Bao gồm các con lăn trên đótrên đó đặt tấm vải bọc cao su Bệ cũng đợc dẫn động từ động cơ ôtô, bệ này chỉ dùng

do vậy nó đợc sử dụng khá phổ biến ở các xí nghiệp

Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực bám giữabánh xe với bề mặt tựa về bản chất là nh nhau Sau khi đa xe vào bệ thử , tăng tốc( bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ ôtô ) Để xe đạt đợc tốc độ từ 50 –70 Km/h

10A

Sơ đồ bệ thử quán tính để thử phanh không sử dụng lực bám

rồi đạp phanh đột ngột đồng thời cắt côn( hoặc ngắt động cơ điện) Khi đó trong vùngtiếp xúc giữa bánh xe với con lăn( hoặc băng tải) xuất hiện lực quán tính ngợc chiềulực phanh Sau một thời gian bánh xe ngừng quay Trong trờng hợp này quãng đờngphanh có thể xác định bằng máy đếm số vòng quay con lăn kể từ khi bắt đầu phanh,hoặc dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian quay của nó Trên các loại bệ thử phanh conlăn quán tính co thể đo mô men phanh theo mô men phản lực xuất hiện trên trục của

bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn Do vậy khi thí nghiệm không chất tải lên thùng

xe thì phải có thiết bị khống chế lực bàn đạp ở một giá trị nào đó Sao cho lực phanhkhông lớn hơn lực bám

Để đảm bảo đợc độ tin cậy của kết quả chẩn đoán thì các loại bệ thử con lănquán tính phải mô hình hoá đợc quá trình phanh thực tế của ôtô trên đờng và trên bệthử phải tơng đơng nhau Đây là một nhợc điểm dẫn đến loại bệ thử này không chẩn

đoán đợc cho nhiều loại xe

c,Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám:

Bệ thử quán tính không sử dụng lực bám cho phép đo trực tiếp mô men phanh ởcơ cấu phanh, bệ kiểu này gồm hai loại:

-Loại bánh xe ôtô tựa trên con lăn( Hình 1- 8 A).Trong trờng hợp này con lănchỉ có tác dụng đỡ bánh xe mà không tham gia trong thành phần bệ thử

-Loại treo bánh xe lên bằng hệ thống kích nâng(Hình 1- 8 B)

So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả năng loại trừ

đợc sự trợt của bánh xe với con lăn Khử đợc sự sai khác về cản lăn trên đờng và trên

bệ thử

A

B

Hình 1- 8

Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử: động cơ điệ kéo bánh xe ôtô quay

đến tốc độ 50 –70 Km/h sau đó đạp phanh đột ngột sau đó ngắt điện vào động cơ.Hiệu quả phanh có thể xác định theo thời gian quay của các khối lợng quán tính kể từkhi phanh, gia tốc chậm dần đều hoặc quay trơn

Trên hình 1-9 Trình bầy sơ đồ bệ thử quán tính không sử dụng lực bám, để đomô men phanh cực đạicủa cơ cấu phanh

mà không cần chất tải lên thùng xe

Khi thí nghiệm bánh xe ôtô đợc

nâng khỏi mặt đờng và nối với bán trục 5

của hộp vi sai 4 Bán trục 6 đựơc hãm cứng

động cơ điện 1 qua bánh đà 2 sẽ dẫn động

toàn bộ hệ thống quay đến tốc độ 60-70

Km/h Đạp phanh đồng thời cắt động cơ

điện 1.Lúc đó các nửa trục 5 và trục 6 bằng

nhau Dùng cảm biến mô men đặt trên trục

6 ta có thể đo đựơc mô men phanh và

quãng đờng phanh ở chế độ mô men phanh

cực đại ( ngời lái đạp phanh cực đại)

Hình ()Cơ sở tính toán thiết kế bệ thử cũng

dựa trên phơng trình cân bằng động năng khi phanh ôtô trên bệ thử và trên đờng

So với nhóm bệ thử dạng lực hẹ thử phanh quán thnhs thử đợc ở tốc độ cao hơn,tạo ra quá trình phanh trên bệ thử sát bới thực tế hơn ( về nhiệt độ trống phanh, về sựthay đổi của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống, về hệ số bám ).Do vậy khảnăng phát hiện ra các h hỏng của hệ thống phanh cũng lớn hơn Nhng tính vạn năngcủa bệ quán tính không cao so khó thay đổi đợc mô men quán tính của bánh đà, kếtcấu của bệ phức tạp và độ ổn định khi thí nghiệm kém

1.4.Lựa chọn phơng án thiết kế

Qua phân tích u nhợc điểm của các phơng pháp và thiết bị chẩn đoán phanh, đồ

án lựa chọn phơng án thiết kế: bệ thử lực với thiết bị đo cảm biến lực phanh.

Chơng II : Thiết kế thiết bị nâng hạ ra vào

Khi thiết kế truyền động, đồ án thiết kế loại bệ thử tự hãm, do đó phải có thiết

bị giúp xe đi ra khỏi bệ thử

Mô men từ động cơ, đợc truyền thông qua bộ truyền đai, đến các trục vít3,7.Trục vít chuyển động quay làm đai ốc chuyển động tịnh tiến thực hiện quá trìnhnâng hay hạ tuỳ thuộc vào chiều quay của động cơ, Trong chiều hạ bộ truyền trục vítêcu thiết kế tự hãm, do đó nâng đến một chiều cao cần thiết, tắt động cơ, thiết bị nâng

sẽ dừng lại

nâng hạ đợc tải trọng tơng đối lớn Sơ đồ cấu tạo kích nâng cơ khí

Nhợc điểm: Hiệu suất truyền động lớn, thiết bị cồng kềnh, dễ bị mòn, chịu tác

động của môi trờng

2.1.1.Thiết bị nâng hạ loại thủy lực, khí nén:

ống dẫn dầu, xi lanh, tấm nâng phẳng, các van

điều kiển, cơ cấu phanh

hạ loại thuỷ lực, khí nén:

Khí nén đợc dẫn từ máy nén khí hoặc

xi lanh đợc nối với khí trời ( dầu thuỷ lực

Sơ đồ kết cấu của hệ thống

đợc đa về bình chứa) nâng hạ ra vào loại thuỷ lực, khí nén

Ưu điểm : Chiếm ít diện tích, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ, điều kiển dễ dàng.Nhợc điểm: phải đảm bảo đợc độ kín khít

Qua sự phân tích u nhợc điểm của mỗi loại đồ án lựa chọn phơng án

thiết kế: thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén

2.2.Thiết kế thiết bị nâng hạ loại khí nén

Từ công thức bánh xe ta có :

G

áp lực khí nén từ máy nén khí hoặc áp lực dầu

từ bơm thuỷ lực

Pp1

Np1 Np2

Pp2

áp lực khí nén từ máy nén khí hoặc áp lực dầu

Pp1

Np1 Np2

Trong đó :

Knmax = Hmax (H1,H2)= 1780 ( mm )

4 Khoảng cách giữa các trục con lăn:

qua tâm bánh xe: 2 con lăn trên một bánh xe

ôtô không bị chạy ra khỏi bệ thử trong quá trình thử

: Hệ số bám giữa bánh xe và con lăn Chọn  = 0.6 rbx = 315 ( mm )

mãn điều kiện ổn định trên con lăn)

Khi kích nâng hoạt động, khí nén từ máy nén khí đến kích nâng, tác dụng vàopittông một áp lực, Khi lực tác động vào pittông lớn hơn trọng lựơng G của cầu xe,làm cho cầu xe đợc đẩy đi lên Ngoài nhiệm vụ đẩy cầu xe Kích còn phải tạo ra mộtphản lực đủ lớn G1, G2 để tạo ra lực phanh con lăn.

Do kết cấu đối xứng cho nên hai phản lực hớng tâm của hai con lăn bằng nhauG1 = G2, Hình(2-7)

dẫn đến hai phản lực tiếp tuyến

của cơ cấu phanh tác dụng lên con lăn là bằng Sơ đồ chịu lực của hệ thống nâng hạnhau Pp1= Pp2 , tổng hai hợp lực của hai lực phanh theo phơng thẳng đứng là bằngkhông, để đơn giản cho việc tính toán, ta coi cán pittông chỉ chịu tác dụng nén của cáclực và chọn kết cấu của hệ thống cần xi lanh nh hình vẽ

Từ phân tích trên, nhận thấy để kích hoạt động bình thờng thì hệ thức sau phải

2

45 cos 1

Dt-Đờng kính trong của xi lanh

 cl

r

;Trong đó

D



0 45 cos 1 2 ) 2 / (

n d

p

D

ch cpt

d- Đờng kính của cán pittông

Dt2-Đờng kính trong của kích nâng Dt = 250mm



Chọn d= 60 mm

c Tính bền

Để thuận lợi cho quá trình tính toán ta đa ra một số giả thiết sau:

* Coi lớp vỏ này là chi tiết loại ống tròn vỏ mỏng chịu áp lực phân bố đều bêntrong;

Theo công suất tính ứng suất trong sức bền vật liệu ta có:

-ứng suất nén lớn nhất ở mép trong của xi lanh là:

' 2

2 '

1

t

t t

t

t

R

R R

R

R P

-ứng suất kéo lớn nhất ở mép trong của xitéc là:S

16

' 2

2 '

1

t

t t

t

t

R

R R

R

R P

Trong công thức này:

Rt; Rt' Bán kính ngoài và trong của lớp vỏ chịu lực: Rt=12.5(cm); R' t=13(cm);

P là áp suất phân bố đều trên bề mặt xi lanh;

P = PKhi nén

PKhí nén là áp suất của khí nén trong xi lanh Trong các trạm kiểm định máy nénkhí có áp suất nén lớn nhất Pmax=60 N/cm3 để tạo áp suất cần thiết trong Xi lanh nâng

đợc bánh xe lên, áp suất trung bình trong quá trình nâng là P = 52.5 N/cm3

Thay các giá trị P, Rt, R' t vào 2 công thức tính r, t ta có:

2 2

2

2

/ 5 52 5

12

13 1 5 12 13

5 12 5 52

cm daN

2

2

/ 8899 5

12

13 1 5 12 13

5 12 5 52

cm N

Để đơn giản trong việc thiết kế ta chọn tấm nâng thừa bền với kích thớc

men tơng tác giữa ro to và vỏ động

cơ đợc truyền ra ngoài, mô men

phản lực tác dụng từ thanh cân bằng,

tỷ lệ với mô men phanh, dẫn đến áp

lực của dầu trong cảm biến tỷ lệ với

mô men phản lực, mô me xuất hiện

trên khung cân bằng đợc chỉ trên

đồng hồ 2

Ưu điểm: Giá thành thấp ,

thiết kế tơng đối đơn giản

Nhợc điểm: kết cấu lớn, phải đảm bảo đợc

cân bằng, hiệu điện thế đầu ra bằng không Dới

tác dụng mô men xoắn, dẫn đến làm biến đổi

điện trở R1, làm cầu mất cân bằng, gây ra một

hiệu điện thế tại đầu ra và hiệu điện thế này đợc

khuyếch đại qua bộ khuyếch đại 3,hiệu điện

Hình(3-2)

18

thế đó tỷ lệ với mô men, số đo của mô men đợc chỉ ra trên đồng hồ 2

3.2.Thiết kế thiết bị đo ghi

 -Điện trở suất của biến trở

S- là diện tích tiết diện của biến trở

a Tính chiều dài của cảm biến đợc gắn trên trục chịu mô men xoắn :

*Tính chuyển vị góc giữa hai mặt cắt A,B vuông góc của một trục chịu mô menxoắn M1

Sơ đồ chịu lực của một trục chịu tác dụng

mô men xoắn và biểu đồ mô men Hình ( 3-4 )

GI

z M

Trong đó

M1- mô men xoắn tác dụng lên trục

z – chiều dài đoạn trục chịu tác dụng mô

men xoắn

-Tốc độ quay của trục chịu xoắn

G-mô duyn đàn hồi trợt G = 8000 kN/cm2

Hình (3-4)I- Đặc trng hình học cua trục

*Tính chiều dài của đoạn trục có gắn cảm biến z

Trên trục chịu xoắn để đo đợc biến dạng góc của

một đoạn trục, cảm biến đợc gắn nghiêng đi một góc

450.là sơ đồ dán cảm biến đợc dải dài theo chu vi của trục:

Hình (3-5)

Trong đó



l-là chiều dài của điện trở khi trục không biến dạng

l’-là chiều dài của điện trở khi trục biến dạng

Gr

M R

Mạch đo đợc nối theo sơ đồ

mạch cầu Wattơn, Cảm biến R1 đợc

dán nghiêng một góc 450 so với đờng

tâm của trục, có chiều hớng từ phải

xang trái cùng chiều với chiều quay của

trục Điện trở R4,R2,R3 đợc dán vuông

góc với đờng tâm của trục Các chổi

than đợc tỳ vào các cổ góp dùng để lấy

điện ra hoặc đa điện vào

UAD- Hiệu điện thế nguồn

VA - Điện thế tại A

VD - Điện thế tại D

Chọn VD= 0 (V)

20

R R

U

UCD=I3R3=VC-VD=VC ;

UBD=I1R1'=VB-VD=VB

UBC=VB - VC = I1R1 ' - I3R3

=

4 3

3 2

' 1

' 1

R R

U R R R

U R

1 2 1

1

R R

U R R AR

U AR

.

1

R R R R A

U R R A

1 2 1

1 2 1

2

2

M R r

G R R R R

M U R R

* 2

.

M r

G

M U

Trong đó

G- tải trọng tác dụng lên cầu ôtô G = 3000 KG

 - Hệ số bám giữa con lăn với mặt đờng =0.6

Nguyên lý hoạt động mạch khuyếch đại: khi xuất hiện một hiệu điện thế cóchiều từ cực bazơ đến cực êmitơ, thì xuất hiện dòng điện IB đi vào cực bazơ, khi đó sẽxuất hiện một dòng điện đi vào cực côlếctơ IC lớn gấp  lần IB

Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực bazơ:

R0-Điện trở cua mặt tiếp xúc giữa cực bazơ và êmitơ

Cờng độ đòng điện đi vào mạch cực Côlếchtơ:

Chọn mua đồng hồ đo hiệu điện thế có đặc tính sau:

* Thang đo tuyến tính

* Hiệu điện thế cực đại đo đợc 30 V

* Góc quay cực đại 900

Từ công thức (3-12) ta có

22

UR5 = 

 max

max P U

C 

const C

C C

1

90

30 max



Từ công thức (3-13) ta có:

100 90

9000 max

* Kể từ góc quay của kim bằng ’’0’’ ,

khắc các vạch đặm tại vị trí góc quay cách nhau

100, ghi các giá trị lực phanh lên trên các vạch

đậm theo công thức

Giá trị lực phanh = 1000*Số vạch đậm kể

từ vị trí vạch đậm đầu tiên tại góc quay của kim

= ‘0’ đến vạch đậm đang xét

* Kể từ góc quay của kim bằng ’’0’’ ,

khắc các vạch nhạt tại vị trí góc quay cách nhau 10

* Gía trị lực phanh đợc tính theo công thức sau:

Giá trị lực phanh = Gía trị ghi trê vach đậm về phía gốc của góc quay + 100*Sốvạch nhạt kể từ vị trí vạch đậm nói trên đến vạch nhạt đang xét

6.Tính các gía trị của mạch đo:

* Chọn nguồn điện có hiệu điện thế UAD = 48 V

* Chọn Tranzito có kí hiệu AD464 Có hệ số khuếch đại  = 20, giá trị điện trở giữahai mặt tiếp xúc R0= 1.5.103

* Kích thớc hình học của R1,R2,R3,R4

Do theo cách tính, giá trị đo không phụ thuộc vào điện trở xuất của điện trở, chỉphụ thuộc vào kích thớc hình học của điện trở, để thoả mãn ta chọn các thông số hìnhhọc của điện trở, chọn vật liệu chế tạo là đồng

Tiết diện của điện trở: b.h=5.1

Chiều dài của điện trở: l = 3.14.r = 3.14*15 = 50 mm

* Giá trị của điện trở R5:

Đợc tính sao cho tỷ số truyền  100



P

Khi đó hằng số C =1/300;

Gr CR R

Chơng 4: Nghiên cứu xây dựng phần mềm góp phần tự động hoá

quá trình chẩn đoán , kiểm định ô tô

4.1.Lựa chọn đối tợng nghiên cứu

4.1.1Các loại quá trình chuẩn đoán

Quá trình chung của chẩn đoán kỹ thuật đợc khái quát theo nội dung sau:

* Chơng trình chẩn đoán: Đó là lợng thông tin về trạng thái kỹ thuật của đối ợng chẩn đoán, về chi phí lao động, vật t, qui định về chế độ thử

* Đo các thông số chẩn đoán: Đo bằng các đầu đo cảm biến: có thể là loại cơkhí, thuỷ lực, điện từ

* Xử lý các thông tin : Thờng phải qua bộ khuyếch đại, thờng có bộ lô gích đểgiải các bài toán <; = ; > để xem có tiếp tục sử dụng đợc không hay phải tiến hành sửachữa, bảo dỡng

* Đánh giá kết quả chẩn đoán :

a, Qúa trình chẩn đoán theo phơng pháp tổng hợp :

Khi chẩn đoán ôtô thì phải có một chơng trình tự động chẩn đoán đầy đủ Dùngnhiều bộ cảm biến D1, D2 , Dm để nhận các thông tin từ thông số kết cấu X1,X2, Xm thuộc các phần tử E1, E2, , En và biến đổi thành các tín hiệu chẩn đoán Y1,Y2, , Ym và đợc đa tới bộ khuyếch đại, qua bộ so sánh, bộ lô gích và cho ra kết quả Nếu quy luật Y = f(l) tăng (đồng biến) thì :

* Y” < Ycp : tiếp tục sử dụng

* Y” > Ygh : tiến hành sửa chữa

* Ycp  Y”  Ygh : tiến hành công tác bảo dỡng

Nếu quy luật Y = f(l) giảm (nghịch biến) thì các dấu của bất đẳng thức trên đợc

đổi chiều

24