thiết kế hệ thống phanh cho xe tải 11 tấn dựa trên xe cơ sở hyundai

Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lêndầu trên và đầu dới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyểntheo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống p

chơng I Tổng quan về hệ thống phanh

I/ Công dụng phân loại yêu cầu

1./ Công dụng.

Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển dộng của Ôtô hoặclàm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho

ôtô dừng đợc trên đờng có độ dốc nhất định, chất lợng của hệ thống phanh có

ảnh hởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô Hệ thống hãm ôtô

sẽ đảm boả cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh đợc những tai nạn xẩy

ra trên đờng

2./ Phân loại.

- phân loại theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân va phanh tay

- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh ma chia ra: Phanh ở bánh xe vàphanh ở trục truyền động (sau hộp số)

- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh

đĩa

- Phân theo phơng thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, chấtlỏngl, khí nén, hoặc liên hợp

3./ Yêu cầu.

Hệ thống phanh la một bộ phân quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng

"an toàn chủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây.+./ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờng hợp

đó là

- Quãng đờng phanh ngắn

- Thời gian phanh ít nhất

- Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh

+./ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.+./ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cờng độ lao động của ngời lái

+./ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trờng hợp nguy hiểm.+./ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theonguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với mọi cờng độ

+./ Cơ cấu phanh không có hiện tợng tự xiết

+./ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt

+./ Có hệ số ma sát cao và ổn định

+./ Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanhsinh ra ở cơ cấu phanh.

+./ Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

+./ Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dỡng

II./ Kết cấu của hệ thống phanh.

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanhchính thờng là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh phụ thờng

là phanh tay, phanh tay thờng đợc bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp sốhoặc bố trí ở các bánh xe

Việc dùng cả hai phanh chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtô khichuyển động và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó là cơ cấuphanh và dẫn động phanh

1./ Cơ cấu phanh.

Cơ cấu phanh có nghĩa vụ toạ ra Mômen phanh cần thiết và nâng caotính ổn định trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làmgiảm tốc độ góc của bánh xe ôtô

Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các gốc phanh bố trí bêntrong đợc sử dụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh cònphải đảm bảo yêu cầu sau, nh Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi

điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (nh tốc độ xe, số lần phanh,nhiệt độ môi trờng)

1.1 Cơ cấu phanh guốc.

1.1.1 Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía các lực dẫn động bằng nhau.

Hình 1: Cơ cấu phanh bánh trớc xe GAZ-53A1: Cam lệch tâm 2: Chốt có vòng đệm lệch tâm

Với các bố trí nh vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số củaguốc phanh giống nhau thi Momen ma sát ở trên guốc phanh trớc lớn hơn củaguốc phanh sau Sở dĩ nh vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốc phanh trớc có xuhớng cờng hoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xu hớng chống lại lựcdẫn động khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tợng ngợc lại

Cơ cấu phanh này đợc gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lầnphanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cờng độ hao mòn của tấm ma sáttrớc lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm

ma sát, khi sửa chữa có thể thay thế cùng một lúc, ngời ta làm tấm ma sát trớcdài hơn tấm sau Kết cấu

Của loại cơ cấu phanh này ở (hình 1) khe hở giữa các guốc phanh vàtrống phanh đợc điều chỉnh bằng cam lệch tâm còn định tâm guốc phanh bằngchốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định

1.1.2 Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển gốc nh nhau.

Hình 2: Kết cấu phanh xe ZIL-1311: Cam quay 4: Trống phanh 2: Lò xo 5: Chốt lệch tâm

6: Bầu phanh

Cơ cấu phanh này (hình 2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh

là bằng nhau Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấuphanh này có cờng độ ma sát ở các tấm ma sát nh nhau và đợc gọi là cơ cấuphanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) do profincủa cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dị chuyển góc nh nhau

Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấutrục vít, bánh vít nhằm thay đổi vị trí của Cam ép và chốt lệch tâm ở điểm đặt

cố định

1.1.3 Cơ cấu guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn

động bằng nhau.

Hình 3: Kết cấu phanh xe UAZ-452 1: Xy lanh 3: Cam lệch tâm 2: ốc xả khí 4: ốc xả khí

5: Chốt cố định

Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cờng độ hao mòn của các tấm

ma sát giống nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh nh nhau khi xechuyển động lùi, mômen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanhkhi tiến và lùi rất khác nhau

Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là cam lệchtâm và chốt lệch tâm

1.1.4 Cơ cấu phanh loại bơi.

Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lêndầu trên và đầu dới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyểntheo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát nên cácguốc phanh bị cuốn theo chiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụnglên piston một lực và đảy ống xi lanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, với ph-

ơng án kết cấu này hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi bằng nhau (Sơ đồ cơcấu phanh này ở hình 4)

Hình 4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi1: Xi lanh phanh 2: Lò xo

1.1.5 Cơ cấu phanh tự cờng hoá.

Hình 5: Cơ cấu phanh xe GAZ1: Lò xo 3: Lò xo 2: Xi lanh 4: ốc điều chỉnh

Theo kết cấu thì guốc phanh sau đợc tỳ vào chốt cố định và bản thânguốc phanh sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trớc Lực dẫn

động của guốc phanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trớc thông qua chốt

kỳ trung gian, từ điều kiện cân bằng theo phơng ngang các lực tác dụng lênguốc phanh trớc có thể xác định đợc lực tác dụng lên guốc trớc.

Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốcphanh sau sẽ lớn hơn guốc phanh trớc rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh Mp

sẽ giảm đi nhiều Do guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trớc nên tấm

ma sát gốc phanh sau dài hơn tấm ma sát guốc phanh trớc

Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu rentrong chốt tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này

1.2 Cơ cấu phanh loại đĩa.

Hình 6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trớc Xe VAZ-2101

Phanh đĩa ngày càng đợc sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa: Loại

đĩa quay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều u điểm so với phanh guốc áp suấttrên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều, má phanh ít mòn vàmòn đều hơn nên ít phải điều chỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn, mômen phanhkhi tiến cũng nh khi lùi đều nh nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cânbằng có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm đợc thời gian tác dụngphanh

Nhợc điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ đợc sạch trên các bề mặt masát.

Trên hình 6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa hai tấm

ma sát 2 và 5 khi phanh, áp lực dầu trong các xi lanh 3 và 6 tăng lên, đẩy cácpiston 4 và 7 ép tấm ma sát vào đĩa

1.3 Phanh dừng (phanh tay).

Hinh 7: Phanh tay kiểu tang trống1: Má phanh 7: Vành rẻ quat 2: Tang trống 8: Ti

3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dới 9: Cần

4:Trục thứ cấp hộp số 10: Răng rẻ quạt

5: Lò xo hồi vị 11: Tay hãm

6: Trục quả đào 12: Tay kéo phanhPhanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanhhay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí Hình 7 là hình vẽ củacơ cấu phanh dừng kiểu tăng trống đợc lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp sốphanh dừng tác động lên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng cơ hí và

điều khiển bằng tay, cũng có loại dẫn động bằng khí nén và lò xo

2/ Dẫn động phanh.

2.1 Dẫn động cơ khí.

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dâycáp Dẫn động cơ khí ít khi đợc dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấuphanh vì nó.

Khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững củacác thanh dẫn động phanh không nh nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanhcần thiết giữa các cơ cấu Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không

sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng

Hình 8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp

1:Tay phanh 5:Trục 8,9:Dây cáp dẫn động phanh 2;Thanh dẫn 6:Thanh kéo 10:Giá

3:Con lăn dây cáp 7:Thanh cân bằng 11,13:Mâm phanh

4:Dây cáp 12:Xilanh phanh bánh xe

Nguyên lý làm việc Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 đợc truyềnqua dây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đếncác guốc phanh, vị trí của cần phanh tay 1 đợc định vị bằng cá hãm trên thanhrăng 2

* Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độcứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài

* Nhợc điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lựckhông cao, thời gian phanh lớn

2.2 Phanh dẫn động thuỷ lực.

Dẫn động phanh thuỷ lực đợc áp dụng rộng rãi trên hệ thống phanhchính của các loại ô tô du lịch, trên ô tô vận tải nhỏ và trung bình

Dẫn động phanh là một hệ thống cá chi tiết truyền lực tác dụng trên bàn

đạp đến cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quátrình phanh, ở phanh dầu chất lỏng đợc sử dụng để truyền dẫn lực tác dụngnêu trên Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe đợcphanh cùng một lúc vì áp suất trong đờng ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả cácmá phanh ép sát vào các trống phanh Dẫn động phanh dầu có các u điểm sau

- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanhtheo đúng yêu cầu thiết kế

- Có hiệu suất cao

* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng

1

2 3

4

Hinh 9: Sơ đồ dẫn đông phanh thuỷ lực một dòng1: Bàn đạp 3: Đờng ống dẫn

2: Xilanh chính 4: Cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đảy piston của xilanh chính 2, do đó đều đợc ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh và các đ-ờng ống dẫn dầu 3 chất lỏng với áp xuất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽ thắng lựccủa lò xo và tiến hành ép guốc vào trống phanh

Khi không phanh nữa ngời lái không tác dụng voà bàn đạp các lò xo hồi

vị của bàn đạp, của viston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị kéo guốcphanh vào vị trí cũ

2 6

Hình 11: Xy lanh chinh hai piston

Cấu tạo: Cơ cấu gồm có piston chính 1 đợc nối với bàn đạp, và pistontrung gian 2 đợc đặt tự do ở phía giữa của xilanh, piston 2 chia không gianxilanh thành hai khoang riêng biệt để nối với các dòng dẫn động phanh, mỗidòng đợc cung cấp dầu bởi 1 bầu chứa riêng

Nguyên lý làm việc: Khi phanh ngời lái đạp vào bàn đạp làm cho pistonchính 1 sẽ dịch chuyển về phía trái tạo nên áp suất cao ở khoang I, qua pistontrung gian 2 tạo nên áp suất cao ở khoang II

Khi xẩy ra h hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch mộtcách tự do cho đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy củaxilanh, sau đó trong buồng xilanh của dòng không h hỏng sẽ tạo nên áp suấtlàm việc khi đó xe vẫn đợc phanh nhng hiệu quả không cao ngời lái sẽ cảmthấy h hỏng của hệ thống vì hành trình bàn đạp tăng lên

Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng

a) Sơ đồ b) Cấu tạo

Hình 12: Bộ chia1: Piston 3: Đầu nối tới dòng trớc 2:Đầu nối tới dòng sau 4: Từ xy lanh chính tới

Khi phanh chất lỏng t xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tácdụng lên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đếnkhi cân bằng với áp suất trong khoang, khi xẩy ra h hỏng ở một dong nào đóthì còn thứ II vẫn làm việc bình thờng song hiệu quả phanh của cả xe có giảm

và ngời lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng

2.3 Dẫn động phanh khí nén (Còn gọi là phanh hơi).

Dẫn động phanh khí nén đợc sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn vàtrung bình, đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh ngời ta sử dụng nănglợng của khí nén, lực của ngời lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng vanphanh do đó mà giảm đợc sức lao động của ngời lái, tuỳ theo liên kết của xerơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng

* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi 1: Máy nén khí 4: Bầu phanh

2: Bình chứa 5: ống dẫn hơi

3: Van phân phối 6: Bàn đạp phanh

7: Đồng hồ kiểm tra áp suất Nguyên lý:

Khi phanh ngời lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mởcho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đờng ống tới đầu phanh 4 để tiến hànhphanh

Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với

đờng ống dẫn và mở đờng ống của bầu phanh thông với không khí bên ngoài,khí nén thoát ra ngoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo đợc lực phanh lớn

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô.

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc nh hệ thốngtreo loại khí

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén

- Số lợng các cụm khá nhiều, kích thớc và trọng lợng của chúng khá lớn,giá thành cao

- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi ngời lái tác dụngvào bàn đạp khá lớn

2.4 Dẫn động phanh liên hợp.

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đóphần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lợng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độnhậy của hệ thống cao, phanh cùng 1 lúc đợc tất cả các bánh xe phần khí néncho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanhrơmoóc

Dẫn động phanh liên hợp thờng đợc áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn

và áp dụng cho xe nhiều cầu nh: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320…

Hình 14: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô URAL-4320

1: Máy nén khí 2: Bộ điều chỉnh áp suất

3: Van bảo vệ 2 ngả 4: Van bảo vệ 1 ngả

5: Bình chứa khí nén 6: Phanh tay

7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc 8: Van tách

9: Đầu nối 10: Đồng hồ áp suất

11: Tổng van phanh 12: Xy lanh khí nén

13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh

15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh

* Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16

để mở van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng vanphanh vào cơ cấu

Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/

cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suấtcao nh các đờng ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van bảo

vệ 2 ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt 1dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng không hỏng

Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động

là phần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì

đợc chia làm hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trớc và sau

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực

- Kết hợp đợc nhiều u điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khínén, khắc phục đợc những nhợc điểm của từng loại khi làm việc độc lập

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực

- Kích thớc của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dỡng sửa chữa

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làmviệc cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấudẫn động khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và córất nhiều cụm chi tiết đắt tiền

3 Bộ trợ lực phanh

Để tạo cho ngời lái xe không phải tác dụng 1 lực lớn vào bàn đạp phanhngời ta bố trí và thiết kế các bộ phận trợ lực phanh

Ngày này trên các xe hiện đại có thiết kế nhiều hệ thống điều khiển đểgiảm nhẹ cờng độ lao động cho ngời lái, làm cho ngời lái ít bị phạm phải cácsai phạm kỹ thuật, đảm bảo cho sự an toàn chuyển động ít sẩy ra các tai nạngiao thông Thiết kế các bộ trợ lực cho hệ thống lái, ly hợp Hệ thống phanhcũng là cần thiết.

Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực đợc thực hiện theo nhiềuphơng án

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

Dới đây xin giới thiệu bộ trợ lực chân không

Tác dụng: Để giảm nhẹ lực của ngời lái

Yêu cầu: Khi hỏng cờng hoá thì hệ thống phanh phải làm việc bình ờng tuy nhiên lực đạp có lớn hơn

th Đảm bảo nguyên tắc chép hình đạp ít thì hiệu quả phanh ít, đạp nhiềuthì hiệu quả phanh tăng lên và dừng ở vị trí nào thì phanh ở vị trí đó

Trên hình 15: Giới thiệu kết cấu bộ cờng hoá chân không - thuỷ lựcdùng trên xe Fa3 - 66 và FA3 - 53A

Hình 16 là sơ đồ nguyên lý của bộ cờng hoá chân không thuỷ lực

Nguyên lý làm việc: Lợi dụng sự chênh lệc áp suất giữa họng hút của

động cơ 0.5KG/cm2 và áp suất khí trời 1 KG/cm2

H×nh 15KÕt cÊu bé cêng ho¸ ch©n kh«ng-thuû lùc dïng trªn xe G¸t 66, G¸t 53 A

1: BÇu bé trî lùc phanh 2: §Üa mµng ng¨n

3: Mµng ng¨n bé trî lùc phanh 4: C¬ cÊu ®Èy cña piston

5: Lß xo cña mµng 6: Van ch©n kh«ng

7: Mµng cña tæng van phanh 8: Van kh«ng khÝ

9: N¾p cña th©n 10: Tæng van phanh

11: Lß xo cña tæng van phanh 12: Piston cña tæng van phanh13: Van chuyÓn 14: Xy lanh thuû lùc phô

Hình 16: Sơ đồ nguyên lý làm việc 1: Bầu cờng hoá 2: Màng ngăn

4: Ty đẩy cờng hoá 5: Lò xo hồi vị màng

6: Van chân không 7: Lò xo van không khí

8: Van không khí 11: Lò xo van chân không 12: Màng tuỳ động 15: Van bi một chiều

16: Piston công tác 17: Ty đẩy van

23: Piston điều khiển

Tạo ra lực cờng hoá giảm nhẹ lực của bàn đạp

Khi cha phanh van không khí 8 đợc đóng vai lại, van chân không 6 đợc

mở ra nhờ lo xo đẩy màng tuỳ động 12 mang theo piston điều khiển 23 đixuống Buồng B thông với buồng C và D qua đờng ống dẫn thông với buồng

A, nh vậy áp suất ở buồng A và B bằng nhau và bằng áp suất chân không ởhọng hút đờng ống nạp, lò xo 5 đẩy màng cờng hoá 2 về vị trí trái, ty đẩy 4kéo piston lực 16 làm cho ty đẩy 17 tỳ vào thành xi lanh do vậy piston tiếp tụcsang trái làm cho ty đẩy van 15 mở ra

Khi phanh ngời lái đạp vào bàn đạp phanh 1 lực cần thiết qua hệ thống

đòn, đẩy piston ở xi lanh chính đi áp suất phía sau piston tăng lên khoảng5KG/cm2 qua ống dẫn lên xi lanh của bộ cờng hoá, áp suất này tác dụng lênpison 16 của bộ cờng hoá đẩy piston 16 sang phải khi đó ty đẩy 17 tách khỏithành xi lanh làm cho van 15 đóng lại ngăn cách buồng trớc và sau của piston

16, tiếp tục đạp thì đẩy tới xi lanh bánh xe, đồng thời áp suất dầu lớn đẩypiston điều khiển 23 đi làm cho van chân không 6 đóng lại, buồng C và Dngăn cách với nhau mà D lại thông với buồng A, buồng C thông với buồng B

do đó 2 buồng A và B ngăn cách nhau, tiếp tục đạp thì thông qua cần nối 6 và

8 làm cho van không khí 8 bắt đầu mở không khí từ ngoài qua bầu lọc gió vàobuồng E, D và vào buồng A ở buồng A có áp suất khí trời 1 KG/cm2, cònbuồng B nối với họng hút động cơ có áp suất 0.5KG/cm2 do đó tạo đợc lực c-ờng hoá thắng lò xo 5 đẩy piston 16 sang phải tạo ra khoang trớc của piston

16 thêm áp lực mới làm cho dầu dồn về xi lanh bánh xe đẩy các má phanh ratiếp xúc với trống phanh để hãm bánh xe lại

Khi giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì áp suất ở khoang bên tráicủa piston 16 không đổi nhng lúc này van không khí 8 van đang mở, dẫn đếnkhông khí tiếp tục vào buồng A và tiếp tục đẩy màng và ty 4 đẩy piston 16tăng lên làm cho áp suất giảm đi điều này làm cho piston điều khiển 23 đixuống làm cho van không khí 8 đóng lại, không khí khôing vào buồng A nữalàm cho piston 16 dừng lại van chân không 6 vẫn đóng vẫn tồn tại một lực c-ờng hoá

Khi ngời lái trực tiếp đạp bàn đạp, lực đạp tăng lên khi sự mất cân bằnglại diễn ra, áp suất ở xi lanh cờng hoá tăng lên lại tác dụng lên piston điềukhiển nâng màng 12 đi lên van không khí 6 lại mở ra và quá trình lại làm việc

nh khi phanh

Khi nhả bàn đạp phanh lò xo ở bàn đạp kéo bàn đạp về vị trí cũ, lò xo ở

xi lanh chính đẩy piston về vị trí cũ đầu hồi về xi lanh chính lò xo côn của bộcờng hoá đẩy piston về vị trí cũ (bên trái) piston 23 đi xuống do áp suất giảm,van không khí 8 đóng lại van chân không 6 đợc mở ra làm cho buồng A vàBuồng B thông nhau và bằng áp suất của họng hút Qua ty đẩy 4 kéo piston 16sang trái làm hco ty đẩy 17 tỳ vào đáy xy lanh, piston 16 chuyển động nữa thì

mở van 15 lúc đó dầu hồi từ xi lanh bánh xe qua lỗ van 15 về xy lanh chính

Chơng II Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh xe tải 11 tấn

( dựa vào xe hyundai )

I Giới thiệu về xe huyndai và hệ thống phanh của xe tham khảo (hyundai 11 tấn):

1./ Các thông số cơ bản về xe Huyndai:

Xe Hyundai 11 tấn là loại xe tải do hãng Hyundai của Hàn Quốc sảnxuất Đây là loại xe đợc dùng để chuyên chở các vật liệu và các phụ kiện cókích thớc lớn nhằm phục vụ các công trình xây dựng và các nơi có không gianvừa và lớn Xe có công suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng vữnggồm nhiều thiết bị hiện đại đợc trang bị trên xe và đảm bảo an toàn cho ngời

sử dụng trong các điều kiện đờng sá, khí hậu có phần khắc nghiệt

Với đề tài đợc giao là nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống phanhdùng cho xe tải loại 11 tấn dựa trên cơ sở là xe Hyundai do hãng Hyundai củaHàn Quốc sản xuất

11 10

9 8

7 6

5 4 3

- Phanh tay loại Tang trống, tác dụng phía sau hộp số

- Kiểu động cơ: Động cơ diegen, 4 kỳ, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mátbằng nớc

- Mômen xoắn lớn nhất 100KGm/1400v/p

- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến piston xy lanh bánh xe 160mm

- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm tựa chốt quay 170mm

2./ Giới thiệu về hệ thống phanh xe Huyndai 11 tấn.

2.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe huyndai 11 tấn.

Hình 18: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai

1: Đồng hồ áp suất 12: Van ba ngả

2: Cơ cấu phanh bánh xe 13: Cơ cấu phanh bánh xe

3: Máy nén khí 14: Cơ cấu phanh bánh xe 4: Bình lọc hơi nớc 15: Bầu phanh chính của cầu giữa và trớc5: Bình nén khí 16: Bầu phanh chính của phanh cầu sau6: Cơ cấu phanh bánh xe 17: Bình dầu

7; Cơ cấu phanh xe 18: Van chuẩn đoán

8: Van phân phối 19: Van xả nhanh

9: Cơ cấu phanh bánh xe 20: Bình ngng tụ hơi nớc

10: Bầu phanh tay 21: Van an toàn

11 Van xả khí 22: Bàn đạp phanh

*Nguyên lý làm việc:

Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suấtnhất định và đợc kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi đợc đa tới các bình chứakhí nén

Khi thực hiện quá trình phanh thì ta đạp bàn đạp phanh làm cho van phânphối mở và khí nén từ bình chứa đến mở van ở các bầu phanh chính của các

cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới ép pitôn màng trong bầu phanh chính đẩypitôn dầu trong bầu phanh chính và đ dầu tới các xy lanh bánh xe và thực hiệnquá trình phanh.

Khi không phanh thì nhờ các lực lò xo hồi vị kéo các guốc phanh lại vàdầu hồi về bình dầu lúc này khí nén không hồi về bình chứa mà thông với khíquyển và áp suất trong buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩypitôn màng dịch chuyển về vị trí ban đầu và dừng quá trình phanh

2.2 Máy nén khí.

Máy nén khí là để tạo 1 lợng khí nén dự trữ cố định ở các ôtô dùng hệthống phanh hơi và phanh liên hợp

* Nguyên lý làm việc

Máy nén khí đợc dẫn động bằng truyền động đai từ trục khuỷu động cơ.Dới tác dụng của độ chân không sinh ra trong xy lanh của máy nén khí, khôngkhí đợc hút vào máy nén khí và khi vào trong không khí đợc nénlại và có ápsuất cao sau đó đợc đa tới bình chứa khí nén qua các ống dẫn động

Hình 19: Sơ đồ máy nén khí

2.3 Bộ điều chỉnh áp suất.

Hình 20: Bộ điều chỉnh áp suất

Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xylanh của máy nén khí, nó có tácdụng giữ nguyên áp suất khí nén trong một giới hạn nhất định là trong khoảng(0,6 - 0,77Mpa) áp suất này bảo đảm cho luồng khí nén từ các bình chứa vàocác bầu phanh với tốc độ giới hạn không đổi và với lu lợng trong một giây lớnnhất do vậy bảo đảm đợc thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh là ngắnnhất

2.4 Van an toàn.

Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng ápsuất quá lớn trong trờng hợp tự động điều chỉnh áp suất bị h hỏng Van đợc bốtrí ở bình chứa khí nén gần máy nén khí và đợc điều chỉnh áp suất bị h hỏng.Van bố trí gần nén khí và đợc điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mở van khoảng0,9 - 0,95Mpa Van đợc điều chỉnh nhờ áp suất khí và đợc hãm lại nhờ lò xo

H×nh 21: Van an toµn1: §Õ van 2: Th©n van 3: Bi 4: Lß xo van 5: §ai èc h·m 6: Ty ®iÒu chØnh

2.5 C¬ cÊu phanh b¸nh xe.

12 11

Cơ cấu phanh của xe tham khảo là cơ cấu phanh 2 guốc phanh đợc điềukhiển cùng chung 2 xi lanh.

Với đặc điểm nh vậy thì khi phanh có một má xiết và một má nhả, mánhả khi làm việc có xu hớng là đi ra xa trống phanh còn má xiết thì sẽ có xuhớng vào trống phanh do vậy mà khi làm việc lực ma sát của má xiết và trốngphanh lớn hơn của má nhả và trống phanh

II Thiết kế cơ cấu phanh.

1./ Xác định mô men sinh ra tại các cơ cấu phanh

Khi ngời lái tác dụng một lực vào bàn đạp thì ở cơ cấu phanh sẽ sinh ramột mômen ma sát hay còn gọi là mômen phanh Mp nhằm hãm bánh xe lạilực đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngợc chiều chuyển động củabánh xe và lực này gọi là lực phanh:

Ta có: Pp = Mp/rbx

rbx: là bán kính làm việc của bánh xeKhi phanh thì bánh xe chuyển động chậm dần vậy có mômen quán tínhMjp tác dụng mômen này có chiều chuyển động cùng chiều với chiều chuyển

 trong đó thì Jp: là gia tốc chậm dần khi phanh

Khi phanh thì các lực tác dụng của không khí Pw và Pf có thể bỏ qua vì

không ảnh hởng nhiều tới các chỉ tiêu phanh.

Để sử dụng hết trọng lợng bám của ôtô thì các cơ cấu phanh đợc bố trí ởcác bánh xe trớc và sau

Vậy để đảm bảo điều kiện phanh tối u là phải tận dụng hết trọng luợngbám của xe mặt khác lực phanh lớn nhất mỗi bánh xe lại hạn chế bởi điều kiệnbám là:

P G trong đó G: là trọng lợng toàn bộ của xe khi đầy tải

Ta làm một suy luận nhỏ là: P p max G. (1)

Mặt khác lại có theo cân bằng lực kéo thì ta có: max

p

Từ (1) và (2) ta có: J = g  (3)

Nh vậy ta có mối quan hệ giữa gia tốc chậm dần và hệ số bám trong quan

hệ đó thì thông số thay đổi theo lực phanh là gia tốc chậm dần và thông số cố

định là trọng lợng của ôtô khi đầy tải là G

Vậy theo phân tích ở trên ta chỉ có thể chọn thông số đó là hệ số bám củamặt đờng

Hệ số bám của mặt đờng theo giáo trình của LT ôtô máy kéo (I)

max g max

ct

G b P

).

max g max

ct

G a P

12 5 , 6 1 05 , 7 2

15 , 2 21700

Xét theo điều kiện bám thì ta có P < G  = 21700 0,65 = 14104 (KG).

Vậy lực phanh sinh ra trên toàn bộ xe thỏa mãn điều kiện bám

Mômen sinh ra theo tính toán ở 1 cơ cấu phanh cầu trớc và sau là:

Mp1 = Pp1 rbx = 2931 0,496 = 1454 (KGm)

Mp2 = Pp2 rbx = 2060 0,496 = 1021 (KGm)

2./ Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh.

a Xác định góc  và bán kính  của lực tổng hợp tác dụng lên máphanh

Với loại lốp xe thiết kế có ký hiệu 11 - 20 đơn vị ở đây là tính theo insow

ta có

dlop = 20insow = 20.260/9 = 578 (mm)

Chọn đờng kính tang trống rt = 410 (mm) dựa theo xe tham khảo

Theo tài liệu (I) ta có:

Đối với 2 má ta phân tích mômen phanh tác dụng vào 2 guốc.

Vì đặc điểm của 2 guốc phanh thiết kế là loại một xy lanh điều khiển 2guốc nh vậy thì khi phanh thì các lực tác dụng lên guốc phanh tạo một má nhả

và một má xiết

Pp: lực phanh

Fn: phản lực hớng tâm (pháp tuyến)

Ft: phản lực tiếp tuyến

Ta có Ft = Fn ta tính mômen tại điểm 0' và 0" trong đó hệ số là hệ số

phụ thuộc vật liệu

* §èi víi m¸ sau:

R: Lực tổng hợp các lực ma sát đặt tại điểm giữa guốc phanh vàmá phanh

3 , 0 1

3 , 0 230

2





Theo công thức công nhận (2 - 4) trong tài liệu (I) ta có với cơ cấu phanh

có góc ôm khác nhau thì mô men phanh sinh ra trong một cơ cấu là:

Mp = R1.r01 + R2.r02

Ta xác định đợc U, R, P theo phơng pháp họa đồ lực phanh

P: Lực do piton xy lanh bánh xe tác dụng vào guốc phanh

U: Lực tổng hợp

Xác định U, R, P theo phơng pháp họa đồ lực phanh khi đã biết góc masát góc ma sát là góc tạo bởi lực R và lực N

* Cách xây dựng họa đồ

Khi guốc phanh làm việc 2 má sẽ ép chặt vào trống phanh lực ép này là

do lực P tác dụng vào 2 guốc phanh vì 2 guốc phanh chịu sự điều khiển củamột piton nên ta có guốc chịu 2 lực đẩy guốc phanh giống nhau P

Góc  là góc tạo bởi (X, N) muốn xác định đợc X ta chọn góc chọngóc  = 15 độ

Từ vị trí đặt lực P nối với tâm quay cố định của 2 guốc ta có trục Y từ đó

ta có trục X theo tính toán ta có 1, 2 và có  vậy từ đây ta xác định đợc vịtrí đặt lực N có phơng hớng vào tâm 0.

Ta dựng  tạo bởi (N và R) ta có phơng R1 và R2 từ đây ta có U1 và U2 domá trớc là má xiết và má sau là má nhả cho nên U1 hớng vào còn U2 hớng raxa

Khi xây dựng xong hoạ đồ ta xây dựng đa giác lực bằng cách sau:

Lấy 2 đoạn thẳng biểu diễn P1 và P2 bằng nhau sau đó rời các vec tơ U1

và U2 nối vào P sau đó rời tiếp các véc tơ R1 và R2 ta đợc các tam giác lựckhép kín

Từ đây ta xét tỷ lệ của R1/R2 = x nào đó vậy ta R1 = x P2 thay vào phơngtrình mô men của cầu trớc và cầu sau ta tìm đợc R2 rồi xem biểu diễn bằngbao nhiêu (mm) a có tỷ lệ xích suy ra đợc P, U1, U2 và giá trị R1

b Đối với mô men sinh ra một guốc phanh ở cơ cấu phanh cần sau:

3.1 Công ma sát riêng L: xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ độngnăng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh

Theo tài liệu (I) công thức (2 - 39) ta có:

2

2 0

Tham khảo xe huyndai 11 tấn là loại xe có 3 cầu vậy

vụ của nó khi làm việc

3.2 Đánh giá khả năng phục vụ của má phanh:

Khi muốn biết thời gian phục vụ của má phanh hay tuổi thọ của nó thì taxét đến áp suất trên bề mặt ma sát dựa vào thông số q

Theo tài liệu (I) công thức (2.42)

 

2 2

Xét cầu trớc vì cầu trớc chịu mô men phanh lớn hơn cầu sau và ta xét đốivới má trớc vai má trớc chịu mô men phanh lớn hơn má sau

Khi thiết kế má phanh ta xét đến khả năng chịu nhiệt hay khả năng bềnnhiệt khi phanh, động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng tại má phanh vàtrống phanh vậy ta tính toán sao cho nhiệt sinh ra không làm hỏng má phanh

và trống phanh trong điều kiện làm việc

Theo tài liệu (I) công thức (2 - 44) nhiệt độ tính toán khi thiết kế đảmbảo nhỏ hơn hay bằng 15 độ C

Khi phanh thì một phần động năng biến thành nhiệt năng ở trống phanh

t: thời gian phanh

Do đặc điểm khi phanh thì thời gian phanh ngắn do vậy mà phần năng ợng thoát ra ngoài không khí không đáng kể cho nên ta có thể bỏ qua phầnnăng lợng này

Vậy với nhiệt độ theo các thông số đã chọn là khối lợng trống phanh khi

bị nung nóng, vận tốc đầu khi phanh sinh ra khi phanh đảm bảo chế độ nhiệt

3.3 Kiểm tra hiện tợng tự xiết:

Hiện tợng tự xiết là hiện tợng khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉbằng lực ma sát mà không cần tác động của lực P là lực của pitôn tác dụngvào guốc phanh khi thiết kế ta chánh không xảy ra hiện tợng tự xiết này vì nó

sẽ gây nguy hiểm khi xe chuyển động trên đờng

Trong trờng hợp nh vậy mô men phanh Mp đứng về phơng diện lý thuyết

mà nói thì khi xảy ra hiện tợng mô men phanh tiến tới vâ tận

Theo công thức ta có mối quan hệ giữa lực P và mô men phanh theo

ớc là vì khi làm việc theo chứng minh má sau không xảy ra hiện tợng tự xiết

: hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh trong phần tính toán tachọn hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh là = 0,3

: góc hợp giữa lực N và trục X

: bán kính tính toán khi tính mô men phanh

a: khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm đặt lực P

c: khoảng cách giữa trục X và lực tổng hợp U

Theo công thức trên thì khi mô men phanh tiến tới vô tận thì xảy ra hiệntợng tự xiết và khi đó ta có:

c.(cos sin ) 0

c.cosc.sin

Vì khi làm việc thì guốc phanh ép chặt vào trống phanh do vậy mà phảnlực của trống phanh sẽ phân bố đều trên toàn bộ bề mặt của guốc phanh, dới

đây ta chỉ xét guốc phanh nh một thanh cong chịu tác dụng của các lực tậpchung

Theo tính toán các lực tổng hợp tác dụng lên guốc phanh trong phần hoạ

đồ lực phanh ta xác định đợc vị trí của phàn lực R, vậy ta sẽ kiểm bền guốcphanh tại vị trí đặt lực R

Ta lấy mặt cắt của guốc phanh tại vị trí đặc lực R và mặt cắt guốc phanhtrong thiết kế là hình chữ II xong khi tính toán ta quy về hình chữ T để tínhtoán cho dễ dàng hơn

Nội lực của guốc phanh khi xét tại mặt cắt gồm có: lực cắt Q, lực dọc N

và một mô men uốn Mu

Tính kích thớc đến trọng tâm G của guốc phanh:

Hình 23

Vì ta đã đơn giản guốc phanh mặt cắt là chữ T cho nên ta áp dụng công

thức tính toán theo tài liệu (I):

Công thức: c1 2 1

1 2

Y FY

F F



Trong đó có Y2: kích thớc chế tạo guốc phanh ta có 2  

R'1: bán kính trọng tâm của phần diện tích trên kính đến tăng trống.

R'2: bán kính trọng tâm của phần diện tích dới tính đến tang trống

Chiều dầy má phanh chọn là: 1mp = 10mm

Khe hở giữa má phanh và trống phanh chọn là  = 0,3mm

Bán kính trống phanh ta đã chọn là rt = 205mm

Vậy thay số vào ta có: R'1= rt - 1mp -  - b/2

Thay số vào ta có R'1= 205 - 10-0,3 = 198,7mm

R''2 = 198,7 - 35 = 163,7mm

Thay số vào công thức của bán kính giới hạn ta có Rth = 179 mm

RG: là kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh

RG = R''2 = R'1 - Yc1 = 181,7mm

* Kiểm tra bền guốc phanh:

Khi kiểm tra bền guốc phanh ta đi tìm tiết diện nguy hiểm nhất, muốntính đợc dễ dàng hơn ta chia guốc phanh thành 2 nửa

Hình nửa trên của guốc phanh

Ta có tại vị trí mặt cắt có NZ1 và QY1 và mô men uốn M U1 Theo họa đồlực phanh tác dụng lên guốc phanh ta xác định đợc các lực cơ cấu phanh trớcVới cầu sau và guốc trái (guốc xiết) có lực và mô men phanh lớn hơn másau (guốc nhả) nên ta chỉ cần kiểm bền của guốc trớc