thiết kế cải tiến hệ thống phanh cho ô tô du lịch đời cũ

b, Phân loại phanh kết cấu của cơ cấu phanh có các loại phanh sau: - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.. d, Phân loại phanh theo khả năng điều chỉnh mômen ở cơ cấu phanh có các loại p

Lời nói đầu

Hiện nay ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đã và đang

đợc Nhà nớc và Bộ công nghiệp quan tâm phát triển Quyết

định số 175/2002/QĐ-TTG của Thủ tớng chính phủ về việc phê duyệt chiến lợc phát triển ngành công nghiệp ôtô Việt Nam đến năm 2010 và tầm nhìn đến năm 2020 trong đó cũng đã nhấn mạnh đến lĩnh vực sản xuất các linh kiện phụ trợ của ô tô và lắp ráp các loại ô tô phục vụ cho sự nghiệp công nghiệp hoá hiện đại hoá đất nớc hiện nay Chính vì vậy các nhiều nhà máy lắp ráp ô tô ra đời, đặc biết có nhiều nhà máy sản xuất và lắp ráp ô tô du lịch ra đời dới hình thức cổ phân, liên doanh với các hãng nh: FORD, TOYOTA, MERCEDES,…

Tuy nhiên hiện nay chúng ta vẫn tồn tại các loại xe du lịch đời cũ của Liên Xô sản suất nh: UAZ, GAT, … Các loại xe này đợc sử dụng phổ biến trong Quân đội, các Nông trờng, các Trờng đào tạo lái xe,… và nó rất phù hợp với các địa hình nớc ta Mặt khác theo thống kê tình hình thực tế số lợng các loại xe du lịch đời cũ này còn rất nhiều, đặc biệt là các loại

xe UAZ vẫn đang trong thời gian còn sử dụng tốt.

Hiện nay nớc ta cùng với sự phát triển kinh tế và chính trị nhanh kéo theo các tuyến đờng giao thông đợc nâng cấp để đáp ứng yêu cầu đó, đặc biệt các tuyến đờng giao thông đến các doanh trại Quân đội, các Nông trờng, các vùng Miền núi, Vùng cao đợc nâng cấp nhanh tróng Chính vì lý

do đó hệ số bám của các tuyến đờng tăng lên do vậy xe du lich nh UAZ có thể phát huy đợc vận tốc v max =100Km/h Tuy nhiên với hệ thống phanh một dòng trang bị cho các loại xe

UAZ 469 và UAZ 469 B khó đảm bảo đợc chức năng an toàn khi phanh ở tốc độ cao.

Chính vì các lý do trên mà tôi đi chọn đề tài “Thiết

kế cải tiến hệ thống phanh cho ô tô du lịch đời cũ”

làm đề tài tốt nghiệp của mình dới sự hớng dẫn của thày

giáo Th.S Lê Văn Quỳnh.

Nội dung chính của đề tài:

- Tổng quan về hệ thống phanh ô tô.

- Tính kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 469.

- Tính bền một số chi tiết của hệ thống phanh xe UAZ 469.

- Thiết kế cải tiến hệ thống phanh UAZ 469.

Qua đây cho phép tôi đợc bày tỏ lòng cảm ơn sâu

sắc đến thầy giáo Th.S Lê Văn Quỳnh ngời hớng dẫn trực

tiếp tôi trong suốt thời gian thực hiện đề tài Tôi cũng xin

đ-ợc gửi lời cảm ơn tới các thầy trong Bộ môn Ôtô-Ban Động Trờng Đại học Kỹ thuật Công nghiệp Thái Nguyên, các bạn bè,

lực-đồng nghiệp đã giúp đỡ tôi hoàn thành đồ án này.

Do trình độ của bản thân và thời gian có hạn nên đề tài chắc chắn còn có sai sót rất mong sự đóng góp của các thầy, bạn bè quan tâm để đề tài của tôi đợc hoàn thiện hơn.

Thái Nguyên, ngày 15 tháng

9 năm 2008

Sinh viên thực hiện

Đào Danh Biết

Chơng 1 Tổng quan về hệ thống phanh 1.1 Công dụng, phân loại phân loại hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng của hệ thống phanh:

- Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đếnmột giá trị cần thiết nào đấy hoặc dừng hẳn ôtô;

- Giữ ôtô dừng hoặc đỗ trên các đờng dốc

1.1.2 Phân loại hệ thống phanh:

Ngời ta có nhiều cách phân loại hệ thống phanh tuỳtheo công dụng và kết cấu mà ta phân thành các loại phanhsau:

a, Phân loại phanh theo công dụng có các loại phanh sau:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng ( phanh tay)

- Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷlực hoặc điện từ).

- Phanh phụ trợ

b, Phân loại phanh kết cấu của cơ cấu phanh có các loại phanh sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

c, Phân loại theo dẫn động phanh:

- Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

- Hệ thống phanh dẫn động khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén và thuỷlực

- Hệ thống phanh dẫn động có cờng hoá

d, Phân loại phanh theo khả năng điều chỉnh mômen

ở cơ cấu phanh có các loại phanh sau:

- Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh chúng ta

có hệ thống phanh với bộ điều hoà lực phanh

- Theo khả năng điều chỉnh mô men phanh chúng ta có

hệ thống phanh không có bộ điều hoà lực phanh

e, Phân loại phanh theo khả năng chống bó cứng bánh

xe khi phanh có các loại phanh sau:

- Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng

ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe ( hệthống phanh ABS)

- Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD.(ElectronicBrakeforce Distribution)

- Hệ thống hỗ trợ phanh gấp BAS ( Brake Assist System)

- Hệ thống ổn định điện tử ESP (Electronic StabilityProgram).

- Hệ thống chống trợt xe ETS (Electronic Truction System)

- Hệ thống phanh điều khiển điện tử SBC (SensotronicBrake Control)

1.1.3 Yêu cầu của hệ thống phanh:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xenghĩa là đảm bảo quãng đờng phanh ngắn nhất, thời gianngắn nhất, gia tốc phanh lớn nhất, lực phanh riêng (≥50%)ngay khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm

- Hệ thống phanh đảm bảo sự ổn định chuyển độngcủa ô tô ngay khi phanh đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm

- Điều khiển phải nhẹ nhàng, tức là lực tác động lên bàn

đạp hay đòn điều khiển không quá lớn

- Dẫn động phanh có độ nhậy cao

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xephải theo quan hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khiphanh ở các cờng độ khác nhau

- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát giữa trống phanh, má phanh cao và

ổn định trong mọi điều kiện sử dụng

- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trênbánh xe

- Có khả năng phanh đợc ô tô khi đứng trong thời gian dài

- Khi phanh phải có hiệu quả, ổn định hớng khi phanh

1.2 Phân tích kết cấu của hệ thống phanh

1.2.1 Kết cấu chung của hệ thống phanh ô tô

Dới đây là kết cấu chung của hệ thống phanh trên ô tô

Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khí nén haykết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần

tử khác nhau Ví dụ nếu là phanh dẫn động bằng cơ khí thì

Hình 1-1 Kết cấu chung của hệ thống phanh trên ô tô

thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơkhí Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh baogồm: Bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác(xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

- Cơ cấu phanh: cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh xenhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

1.2.2 Phân tích kết cấu cơ cấu phanh:

Hiện nay cơ cấu phanh trên ô tô có 2 cơ cấu phanh: cơcấu phanh guốc và cơ cấu phanh đĩa

1.2.2.1 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống):

a, Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục:

a b

Hình1- 2 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục

a Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam

1 - guốc phanh; 2 - lò xo phanh; 3 - bầu phanh; 4 - giá đỡ bầu phanh; 5 - đòn trục cam; 6 - cam ép; 7 - lò xo lá; 8 - má

phanh; 9 - trống phanh; 10 - chốt guốc phanh.

b Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi

lanh thuỷ lực

ba

1 chụp cao su chắn bụi; 2 xi lanh; 3 mâm phanh; 4

-lò xo; 5 - tấm kẹp; 6 - guốc phanh; 7 - má phanh; 8 - bulông

điều chỉnh; 9 đệm; 10 lò xo; 11 cam lệch tâm; 12 tấm đỡ; 13 - bạc lệch tâm; 14 - bulông điều chỉnh; 15 - đai

-ốc; 16 - đệm vênh.

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa là hai guốcphanh bố trí đối xứng qua đờng trục thẳng đứng) đợc thểhiện qua hình trên:

Hình 1.2 a: là sơ đồ cơ cấu phanh đối xứng qua trục

mở guốc phanh bằng cam Là sử dụng cam ép để ép guốcphanh vào trống phanh loại này có u nhợc điểm sau:

- Ưu điểm là: cấu tạo và sử dụng đơn giản, dễ giacông, lực bàn đạp bé

- Nhợc điểm là: độ nhạy tác dụng kém, đẫn độngkhông êm dịu,

Hình2 b: cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanhbằng xi lanh thuỷ lực Loại này sử dụng xi lanh thuỷ lực để

ép guốc phanh vào trống phanh loại này có u nhợc điểm sau:

- Ưu điểm: độ nhạy tác dụng cao, dẫn động êm dịu

- Nhợc điểm: khi xảy ra dò rỉ hệ thống dẫn động mấttác dụng, dễ xảy ra tạo bọt khí, lực bàn đạp lớn

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm mộtmâm phanh đợc bắt cố định trên dầm cầu Trên mâmphanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dới của haiguốc phanh Hai chốt cố định này có thể đợc bố trí bạc lệchtâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanhphía dới Đầu trên của của hai guốc phanh đợc lò xo guốcphanh kéo vào ép sát với cam ép hình 1.2a hoặc với pít tông

xi lanh, hình 1.2b: khe hở phía trên của má phanh và trốngphanh đợc điều chỉnh bằng trục cam ép hình 1 2a lực tácdụng lên hai má phanh là nh nhau lên độ dài của nó bằngnhau

b, Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

Hình1-3 Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm

1- ống nối ; 2- Vít xả khí ; 3- Xi lanh bánh xe; 4- Má phanh ; 5- Phớt làm kín ; 6- Píttông; 7 - Lò xo guốc phanh; 8- Tấm trặn ;10- Mâm phanh

Cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua tâm đợc thểhiện trên hình 1.3: sự đối xứng qua tâm ở đây đợc thểhiện trên mâm phanh 10 cũng bố trí hai chốt guốc phanh,hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau vàchúng đối xứng nhau qua tâm Mỗi guốc phanh đợc lắp trênmột chốt cố định ở mâm cặp và cũng có bạc lệch tâm để

điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh và trống phanh,một phía của guốc phanh luôn tỳ vào pít tông của xi lanh

bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía trên của máphanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơ cấu tự động

điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe Cơcấu dẫn động thờng dùng cơ cấu thuỷ lực thờng đợc bố trí ởcầu trớc của xe du lịch và xe tải nhỏ Ngời ta bố trí sao chokhi xe chuyển động thì cả hai má phanh đều là guốc xiếtcòn khi lùi thì trở thành hai guốc nhả Nh vậy hiệu quả phanhkhi tiến thì lớn khi lùi thì nhỏ Tuy nhiên ít khi lùi xe và có lùithì tốc độ cũng rất chậm cho nên không cần hiẹu quả phanhcao

c, Cơ cấu phanh guốc loại bơi

ab

Hình1- 4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là chốt phanhkhông tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đầu đềutịa trên mặt tựa di trợt hình 1 4

- Có hai loại cơ cấu phanh bơi:

+ Loại hai mặt tựa tác dụng đơn hình 1.4 a: loại nàymột đầu của guốc phanh đợc tựa trên mặt tựa di trợt trênphần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt di trợt của pit tông

ở trạng thái bình thờng dới tác dụng của hai lò xo guốc phanhcác guốc phanh ép sát vào các mặt hở tạo khe hở giữa máphanh và trống phanh Khi làm việc, trớc hết một đầu củaguốc phanh đợc pít tông đẩy ra ép sát vào trống phanh vàcuốn theo chiều quay của trống phanh làm đầu còn lại củaguốc phanh trợt trên mặt tựa để khắc phục hết khe hở giữamá phanh và trống phanh và trở thành điểm tựa cố định.Loại này nếu trống phanh quay ngợc chiều kim đồng hồ thìhai guốc phanh đều là guốc xiết (ứngvới chiều tiến ô tô) Khitrống phanh quay theo chiều ngợc lại ( ứng với chiều lùi xe) thìhai guốc phanh trở thành hai guốc nhả Nh vậy hiệu quảphanh khi tiến lớn hơn hiệu quả phanh khi lùi Loại này thờng

đợc bố trí trớc xe du lịch loại nhỏ

+ Loại hai mặt tựa tác dụng kép hình 1.4 b: ở loại nàytrong mỗi xi lanh bánh xe có hai pít tông và cả hai đầu củamỗi guốc phanh đều tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông Khi làm việc guốc phanh đợc đẩy ra ép sát vào trốngphanh ở cả hại đầu guốc phanh cho nên thời gian khắc phụckhe hở giữa má phanh và trống phanh ngắn nghĩa là thờigian chậm tác dụng giảm ở loại này hiệu quả phanh khi tiến

và lùi nh nhau vì cả hai trờng hợp hai guốc phanh đều làguốc xiết Loại cơ cấu phanh này thờng đợc bố trí ở các bánhsau của xe du lịch và xe tải nhỏ

d, Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá:

Hình 1-5: Cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá

Cơ cấu guốc phanh loại cờng hoá có nghiã là khi phanhbánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụngnên guốc phanh thứ hai Cấu tạo và nguyên lý hoạt động củaphanh cờng hoá đợc thể hiện trên hình 1.5: Có hai loại phanh

tự động cờng hoá là phanh tự động cờng hoá tác dụng đơnhình: 1.5a và phanh tự động cờng hoá tác dụng kép hình 1.5b

Cấu tạo của cơ cấu phanh loại này khác biệt với các cơcấu phanh kể trên ở chỗ hai đầu của hai guốc phanh đợc liênkết với nhau qua hai mặt tựa di trợt và một cơ cấu điềuchỉnh di động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một

đợc tựa vào mặt tựa di trợt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một

đ-ợc tựa vào mặt tựa di trợt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu

điều chỉnh để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trốngphanh của cả hai guốc phanh ở trạng thái cha làm việc cả haiguốc phanh đợc các lò xo guốc phanh kéo ép sát vào các

mặt tựa tạo khe hở giữa má phanh và trống phanh Khi làmviệc một đầu của guốc phanh đợc pittông đẩy ra ép sát vàotrống phanh và cuuốn theo chiều quay của trống phanh,thông qua cơ cấu điều chỉnh tác dụng lên guốc phanh cònlại và khi đã khắc phục hết khe hở cả hai guốc phanh cùng có

điểm tựa cố định và mặt tựa trên vỏ xi lanh Nh vậy khôngnhững cả hai guốc phanh đều là guốc xiết mà guốc thứ hai

đợc guốc thứ nhất cờng hoá một lực thông qua cơ cấu điềuchỉnh

Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn có hiệu quảphanh theo chiều quay của trống phanh ngợc chiều kim đồng

hồ (ứng với chiều tiến ô tô) là lớn, còn chiều quay ngợc lại (ứngvới chiều lùi của ô tô) là nhỏ Cơ cấu phanh loại này thờng đợc

bố trí ở các bánh xe phía trớc của ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ

đến trung bình

Cơ cấu phanh cờng hoá tác dụng kép có hai đầu của haiguốc phanh tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pit tông trongmột xi lanh bánh xe Vì vậy hiện tợng cờng hoá và hiệu quảphanh ở cả hai chiều quay của trống phanh là giống nhau.Cơ cấu phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ô tô tải nhỏ đến trung bình

1.2.2.2 Cơ cấu phanh đĩa

a, Kết cấu chung của cơ cấu phanh đĩa

Cấu tạo trung của phanh đĩa đợc thể hiện trên hình 6

Hình 1-7 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định

Các bộ phận chính của phanh đĩa bao gồm:

Một đĩa phanh đợc lắp với moayơ của bánh xe và quaycùng trục với bánh xe Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong

đó có đặt các xi lanh bánh xe Hai má phanh dạng phẳng

đ-ợc đặt ở hai bên của đĩa phanh đđ-ợc dẫn động bởi các píttông của xi lanh bánh xe

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ di động và loạigiá đỡ cố định

- Loại giá đỡ cố định: loại này giá đỡ đợc bắt cố địnhtrên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở haiphía của đĩa phanh Trong các xi lanh có pít tông mà một

đầu luôn tỳ vào các má phanh Một đờng dầu từ xi lanh

Hình 1-6 Kết cấu chung cơ cấu

phanh đĩa

áp suất thuỷ lực

Giá cố định

Đĩa phanh Má phanh

chính đợc dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe ở hai phía của

đĩa phanh Trong các xi lanh có pit tông mà một đầu của nóluôn tỳ vào các má phanh Một đờng dầu từ xi lanh chính đợcdẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đếncác xi lanh bánh xe đẩy pit tông mang các má phanh ép vàohai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe

Khi thôi phanh dới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh

đ-ợc nhả về vị trí ban đầu , dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở

về xi lanh chính tách má phanh khỏi đĩa phanh kết thúc quátrình phanh

* Loại phanh giá đỡ di động

Hình 1-8 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trợtngang đợc trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu.Tronggiá đỡ di động ngời ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe và mộtpit tông tỳ vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện đợcgá trực tiếp trên giá đỡ

Chuyển

lực

Giá di động Pittông

Má

phanh Đĩa phanh

Giá dẫn h ớng

Bình thờng khi cha phanh do giá dỡ có thể di trợt ngangtrên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hởgiữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là nh nhau Khi đạpphanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe.Pit tông sẽ dich chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩaphanh Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tựlựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tácdụng một lực lên đĩa phanh theo hớng ngợc lại với lực của máphanh do pit tông tác dụng kết quả là đĩa phanh đợc ép bởicả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe đợc thực hiện

b, Cấu tạo của đĩa phanh và má phanh

*Cấu tạo đĩa phanh: đĩa phanh thờng đợc chế tạo liền vớimoayơbánh xe Có hai loại đĩa phanh đĩa phanh đặchình1.8a và đĩa phanh rỗng hình1.8b Đĩa phanh rỗng dodiện tích tiêp xúc với không khí nhiều cho nên thoát nhiệt tốthơn so với đĩa phanh đặc

* Cấu tạo má phanh: má phanh của cơ cấu phanh đĩa códạng tấm phẳng hình chữ nhật Nó đợc cấu tạo bởi một x-

ơng phanh làm bằng thép tấm dày 4-5mm và một má phanhlàm bằng vật liệu ma sát Xơng phanh và má phanh đợc dánvới nhau bằng keo đặc biệt

\

Rãnh

Hình 1-9 Cấu tạo của đĩa phanh và má phanh

Có hai loại má phanh loại tấm liền hình 1.8c loại tấm cóphân chia bởi các rãnh hình1.8d

ở một số ô tô pit tông không tác dụng trực tiếp vào xơngcủa má phanh mà thông qua một tấm lót

Dới đây là một số kết cấu phanh cụ thể:

Đệm pittông Giá

đỡ Pittông Đĩa phanh

Đệm pittông Giá đỡ Pittông

Má

phanh

Hình 1-10 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa với giá đỡ cố định.

Lỗ lắp đĩa đỡ Chốt

chắn

Kết luận phần 1.2.1

- Ưu điểm của cơ cấu phanh đĩa:

+ Khả Năng thoát nhiệt tốt

+ Độ trễ tác dụng của cơ cấu nhỏ

Với những u điểm của phanh đĩa mà ngày nay hầu hếtứng dụng trên các xe tốc độ cao Do vậy đối với cơ cấu

phanh đĩa sử dụng hầu nh các ô tô du lịch hiện nay

- Đối với cơ cấu phanh guốc đợc sử dụng phổ biết trêncác loại xe tải, xe khách, xe du lịch đời cũ

đó, bất kỳ một đờng ống dẫn dầu nào đến các xylanh bánh

xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cảcác bánh xe đều bị mất phanh Vì vậy trong thực tế ngời tahay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng

Hình 1-11 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa với giá đỡ di

- Dẫn động hai dòng hình 1.12b: 1 dòng dẫn động

hai bánh xe đằng trớc, 1 dòng dẫn động hai bánh xe đằngsau Ưu điểm của dẫn động nay kết cấu đơn giản và giáthành hạ Tuy nhiên nó cũng có nhợc điểm là độ tin câykhông cao khi gặp sự cố một dòng nào đấy thì mất hiệuquả bánh và ổn định hớng khi phanh hoàn toàn

- Dẫn động chéo hình 1.12c: 1 dòng dẫn động một

bánh xe bên trái cầu trớc và một bánh xe bên phải cầu sau Ưu

điểm của kiểu dẫn động an toàn hơn kiểu trên Tuy nhiênkhi một dòng hu hỏng sẽ gây ra chênh lệch lực phanh ở cácbánh xe của dòng còn lại làm cho ôtô có thể bị quay trongmặt phẳng ngang Để khắc phục hiện tợng này ngời ta bốtrí bánh xe quay quanh trụ đứng với cánh tay đòn c âm

cấu sau và dẫn động một dòng có bốn bánh xe và một dòngcho hai bánh xe đằng trớc Ưu điểm độ tin cậy và chất lợngphanh tốt Tuy nhiên là kết cấu phức tạp

1.3 Giới thiệu về hệ thống phanh xe UAZ

1.3.1 Giới thiệu chung

Xe UAZ là loại xe ô tô du lịch có tính cơ động cao donhà máy ô tô Ulianốp Liên Xô sản xuất: UAZ 469B từ năm

1972, UAZ 469 từ năm 1973 Đây là các loại xe hai cầu chủ

động có tính năng việt dã cao, hoạt động tốt trên các tuyến

đờng có hệ số bám (đờng xấu) Chính vì vậy các loại xe này

đợc sử dụng phổ biến trong Quân đội, Công an, Nông trờng,Trờng lái,… sử dụng phổ biến ở các vùng ngoại thành, vùngnông thôn

Hình 1-13 Hình dáng ô tô UAZ 469

Dới đây là sơ đồ bố trí dẫn động hệ thống phanh của xeUAZ 469:

1- Bàn đạp phanh; 2- xi lanh phanh chính; 3- Hệ thống dẫn

động phanh cầu sau; 4- Lò xo hồi vị bàn đạp.

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay):

+ Vị trí: đợc bố trí phía sau hộp phân phối

+ Dẫn động phanh dừng bằng cơ khí

1.3.2 Đặc điểm chung của cơ cấu phanh UAZ 469

- Cơ cấu phanh sau: cơ cấu phanh guốc đối xứng quatrục có nghĩa là gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đ-ờng trục thẳng đứng đợc thể hiện trên hình vẽ 1.15 Cơ cấuphanh kiểu này là dùng xilanh thuỷ lực để ép guốc phanhvào tang trống, loại này thờng dùng trên xe du lịch và xe tảinhỏ hiện nay Cấu tạo chung của loại này bao gồm một mâmphanh đợc bắt cố định trên dầm cầu Trên mâm phanh cólắp hai chốt định để lắp ráp đầu dới của hai guốc phanh.Hai chốt cố định này có thể bố trí bạc lệch tâm để điềuchỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dới Đầutrên của hai guốc phanh đợc lò xo guốc phanh kéo vào ép sátvới pittông xilanh Khe hở phía trên của má phanh và trốngphanh đợc điều chỉnh bằng hai cam lệch tâm thể hiện trênhình 1.15 trống phanh quay ngợc chiều kim đồng hồ và guốcphanh bên trái là guốc xiết cong guốc bên phải là guốc nhả.Vì vậy má phanh bên guốc xiết thờng dài hơn má phanh bênguốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự mòn máphanh nh nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu lựclớn hơn

- Cơ cấu phanh bánh trớc: cơ cấu phanh guốc đối xứngqua tâm, loại phanh kiểu này cũng bố trí hai chốt guốcphanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giốngnhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm Mỗi guốc phanh

đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh vớitrống phanh Một phía của của guốc phanh luôn tỳ vàopittông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phíatrên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơcấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xilanhbánh xe Đặc điểm của cơ cấu phanh loại này là khi tiến thìcả hai guốc đều là guốc xiết còn khi lùi thì lại trở thành haiguốc nhả Nh vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùithì nhỏ Tuy nhiên thời gian lùi của ôtô rất ít và tốc độ thờngrất chậm nên không cần hiệu quả phanh cao Sơ đồ kết cấucơ cấu phanh bánh trớc đợc thể hiện trên hình vẽ 1.16

Hình 1-15 Kết cấu cơ cấu sau xe UAZ 469

Theo phân tích đặc điểm chung về hệ thống phanh

xe UAZ 469 thì chúng ta đã biết hệ thống dẫn động phanhcủa xe một dòng

- Ưu điểm:

+ Kết cấu phanh loại này đơn giản, dễ điều chỉnh khe

hở giữa các má phanh và tang trống

+ Dẫn động êm dịu do dẫn động thuỷ lực, dễ bố trí,

hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mấtphanh.

- Kết cấu hệ thống phanh: lực bàn đạp lớn, độ tin cậythấp hệ thống phanh thấp

Theo số liệu thống kê số liệu thực tế hiện nay trongQuân đội, Nông trờng, Trờng dạy lái xe… vẫn còn rất nhiềucác loại xe UAZ vẫn còn đang sử dụng rất tốt Tuy nhiên kếtcấu hệ thống phanh của xe UAZ 469 không áp ứng đợc yêucầu hiện nay

Chính vì các lý do trên “Thiết kế cái cải tiến hệ thống phanh cho ô tô du lịch đời cũ” mang tính cấp

thiết hiện nay và đối tợng nghiên cứu: xe UAZ 469 với các lý

do trên

Chơng 2 Kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 469

2.1 Các số liệu của xe tính toán và kiểm nghiệm

Dới đây là thông số tính toán và kiểm nghiệm hệthống phanh xe UAZ 469:

Bảng 2-1 Thông số kỹ thuật và số liệu của xe UAZ 469

hiệ u

Giá trị Đơn

vị

Ghi chú

8 Tốc độ lớn nhất của ô tô Vmax 100 Km/h

9 Công suất cực đại của

động cơ

Nema z

75/4000

179/2200

kG/

(v/p)

11 Chiều dài cơ sở của ô tô L 2,38 m

12 Chiều cao trọng tâm của ô

mmmm

14 Hệ thống treo phụ thuộc

2.2 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe UAZ 469

2.2.1 Mục đích của tính toán, kiểm nghiệm

- Mục đích của bài toán tính toán hệ thống phanh xeUAZ 469 là để kiểm tra hệ thống phanh có thỏa mãn các yêucầu độ bền nhằm đảm bảo hiệu quả phanh tốt nhất trongphạm vi có thể

- Với kết cấu hệ thống phanh của xe hiện nay thì khităng áp suất dẫn động nhằm tăng hiệu quả phanh khi xe chạyvận tốc lớn thì cơ cấu phanh có đủ

- Quan đó kiểm tra độ bên ta có cảnh báo

2.2.2 Một số giả thiết khi kiểm nghiệm

Dới đây là một số giả thiết mà ta thừa nhận trớc khi tiếnhành kiểm nghiệm:

- áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỷ lệthuận với biên dạng hớng kính của điểm đó khi phanh nghĩa

là má phanh tuân theo định luật Húc Điều này thừa nhậntrong phạm vi biến dạng

- Khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biếndạng mà chỉ có má phanh bị biến dạng Có lý do đó bởi vìtấm ma sát làm bằng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn guốcphanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanhthờng có gân tăng cứng

- Bề mặt làm việc của má phanh ép vào bề mặt trốngphanh 100%

- Quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luậthình sin

áp suất tại một điểm nào đó đợc xác định theo côngthức:

q = qmaxsin

Trong đó: q- áp suất tại điểm cần tính

qmax- áp suất cực đại cần tính

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thìmômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh đợcxác định nh sau:

* Mômen sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh bánh xe cầu sau là:

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:

b = L.G1/G = 2,2.960/2290 = 0,922(m);

hg - Chiều cao trọng tâm xe: hg

= 0,7 (m);

- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh:

= 6(m/s2);

g - Gia tốc trọng trờng: g =9,81(m/s2);

φ - Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng: φ =0,6;

rbx - Bán kính lăn của bánh xe và đợc xác định theomối quan hệ sau:

rbx = .r0(2-2)

* Mômen sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh bánh xe cầu sau:

xác định theo công thức dới đây:

(2-4)

Quá trình tính tơng tự nh mô men sinh ra tại cơ cấu phanhmỗi bánh xe cầu sau, ta có:

2.2.4.Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc

Nh ta biết hệ thống phanh cơ cấu phanh của hệthống phanh xe UAZ 469 là cơ cấu phanh guốc

a, Xác định góc đặt lực phanh (kí hiệu là ) và bán kính đặt lực phanh (kí hiệu là ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh sau

- Xác định góc (góc tạo bởi trục ox với đờng đi quatâm 0 với điểm đặt lực) đợc xác định theo công thức:

= (2-5)

Trong đó:

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến

đầu cuối tấm ma sát: = 150

- Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầutrên tấm ma sát = + = 1150

- Góc ôm của tấm ma sát: = 1000;

Thay các thông số vào (2-5) ta đợc:

Thay số vào (2-6) ta xác định đợc:  =

b, Xác định góc đặt lực phanh (kí hiệu là ) và bán kính đặt lực phanh (kí hiệu là ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh trớc

Góc ôm tấm ma sát đợc xác định từ bảng 2: = 1200, = 20o, = 140o

- Vì cơ cấu phanh trớc là cơ cấu phanh đối xứng qua tâmnên má trớc và má sau có cùng góc ôm, cùng các góc đặt lực vàbán kính điểm đặt lực ;

Từ công thức (2-5) thay số vào ta có:

Từ đó ta xác định đợc góc đặt lực:

Từ công thức (2-6) thay số vào ta có:

Vậy =163 mm

2.2.5 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp hoạ đồ

Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tácdụng lên guốc phanh để đảm bảo cho tổng mô men phanhsinh ra ở guốc phanh trớc và sau bằng mô men phanh tínhtoán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe

Khi đã chọn đợc các thông số kết cấu , , , r và xác

định đợc góc và bán kính đặc lực từ đó ta xác định đợc ớng và điểm đặt các lực

Lực N1, N2 là hai lực này hớng vào tâm 0;

Lực R1 là tổng hợp của lực N1 và T1 lực R1 tạo với lực N1góc Φ1 với góc Φ1 xác định theo công thức:

=(2-7)

Với là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống ờng = 0,3;

Trong đó bán kính r0i xác định theo công thức:

r0i =

(2-9)

Do phanh dầu và chung một xi lanh, guốc phanh bị épbằng lực xi lanh nên lực P1, P2 tác dụng lên hai guốc phanh sẽbằng nhau p1 = p2 = p.

2 đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thểhiện lực R nối tiếp R là P bằng cách trợt thớc kẻ theo đờng // với

P1và lại nối tiếp với U1 cũng kẻ // với U1ta sẽ có tam giác khépkín Với má sau cũng làm tơng tự Sau đó ta dùng thớc kẻ li đo

đoạn R xem biểu diễn bằng bao nhiêu mm thì ta biết tỉ lệxích từ đó lực P,U ta đo xem thể hiện bằng bao nhiêu mm

ta nhân với tỷ lệ xích thì sẽ đợc giá trị của P1, U1 và P2,U2

* Xây dựng hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh sau

P

X'

X'Y'

U' R'

325.2016

Hình 2-1 Hoạ đồ lực phanh cầu sau

Với cơ cấu phanh sau ta có:

2.2.6 Kiểm tra hiện tợng tự xiết

Hiện tợng tự xiết xẩy ra khi má phanh bị ép sát vàotrống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần lực P của xilanh tác động lên guốc phanh Trong trờng hợp nh vậy đứng

về mặt lý thuyết thì mômen phanh trên guốc phanh sẽ trởlên vô cùng lớn Điều này rất nguy hiểm đối với lái xe vì nólàm mất tính ổn định và giữ hớng khi phanh Nguyên nhân

do khi xẩy ra hiện tợng tự xiết lực phanh yêu cầu lớn hơn lựcphanh cần thiết, và lúc này phản lực từ mặt đờng tác dụnglên bánh xe dần tiến tới không ( có nghĩa bánh xe gần nhnhấc khỏi mặt đờng) lúc này lực ngang tác dụng lên bánh xekhông còn tác dụng dẫn đến làm mất tính ổn định và dẫn

hớng của xe Từ đó ta có điều kiện xảy ra hiện tợng tự xiếtlà:

(2-10)

Để không xảy ra hiện tợng tự xiết thì

Đối với cơ cấu phanh sau:

- Đối với guốc trớc:

2.10

Vậy guốc trớc không xảy ra hiện tợng tự siết

- Đối với guốc sau:

vào 2.10

Vậy guốc sau không xảy ra hiện tợng tự siết

Cơ cấu phanh trớc: quá trình kiểm tra tơng tự nh cơ cấu

phanh sau

- Đối với guốc trớc:

Vậy guốc trớc không xảy ra hiện tợng tự siết

- Đối với guốc sau:

Vậy guốc sau không xảy ra hiện tợng tự siết.

2.2.7 Kiểm nghiệm độ bền má phanh

Kích thớc má phanh đợc xác định theo điều kiện sau:công ma sát riêng, áp suất lên bề mặt má phanh, tỷ số p, chế

độ làm việc cơ cấu phanh

- Công ma sát: nếu ô tô đang chuyển động với vận tốc

v0 cho tới khi dừng hẳn (v0 = 0)

Thì toàn bộ động năng của ôtô có thể chuyển thànhcông ma sát L tại các cơ cấu phanh:

Thay tất cả các giá trị trên vào công thức (1-12) ta thấy

áp suất q nhỏ hơn giá trị [q] Nh vậy kích thớc má phanh đủbền

Kiểm nghiệm bền má phanh theo công ma sát riêng L

Suy ra

L=

(2-16)

Trong đó:

G – Trọng lợng xe khi đầy tải G =22900(N)

v0 – Tốc độ của xe khi bắt đầu phanh lấy

v0 = vmax = 100 (km/h)=27,777(m/s)

g = 9,81(m/s2)

=

Trong đó: