Thiết kế hệ thống phanh khí nén trên xe tải

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH61. Công dụng, phân loại, yêu cầu61.1Công dụng61.2 Phân loại71.3. Yêu cầu82.Cấu tạo chung của hệ thống phanh82.1 Cơ cấu phanh92.2 Dẫn động phanh16CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ222.1 Chọn phương án thiết kế222.1.1 Cơ cấu phanh222.1.2 Dẫn động phanh222.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của một số cụm chi tiết chính262.2.1 Van phân phối262.2.2 Bộ điều hoà lực phanh302.2.3 Van hạn chế áp suất342.2.4 Van tăng tốc362.2.5 Bầu phanh trước402.2.6 Bầu phanh sau41CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH453.1 Thông Số xe HyunDai 8 tấn Tham Khảo453.2 Tính Toán Hệ Thống Phanh463.2.1Xác định mô men phanh yêu cầu463.2.2Xác định góc (δ) và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh483.2.3Cách Xây Dựng Họa Đồ523.3.Kiểm tra hiện tượng tự xiết553.4.Xác định kích thước má phanh563.5 . Tính bền một số chi tiết cơ bản hệ thống phanh613.5.1Tính bền trống phanh613.5.2 Tính bền chốt phanh643.5.3 Tính bền guốc phanh653.6 Tính dẫn động hệ thống phanh803.6.1. Thiết kế tính toán bầu phanh trước803.6. 2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau833.6.3 Tính toán lượng khí nén913.6.4 .Tính toán van Phân phối973.6.5. Tính toán thiết kế van gia tốc.101CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG1084.1. Nguyên công 1: Đúc phôi1084.2. Nguyên công 2: Khoả mặt đầu, tiện.1094.3. Nguyên công 3: Cắt rời chi tiết.1114.4. Nguyên công 4: Lượn mép.1124.5. Nguyên công 5: Vát mép.1134.6. Nguyên công 6: Kiểm tra độ song song của mặt bên với tâm.115CHƯƠNG V HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH1165.1. Hướng dẫn sử dụng1165.2. Những hư hỏng thường gặp trong quá trình sử dụng1175.2.1 Hư hỏng cơ cấu phanh1175.2.2 Hư hỏng dẫn động điều khiển phanh1195.3.Kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa tháo lắp hệ thống phanh khí nén1205.3.1Các dấu hiệu chẩn đoán1205.3.2Kiểm tra sửa chữa1205.3.3 Chú ý tháo lắp1215.4. Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp1235.5. Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh123KẾT LUẬN125TÀI LIỆU THAM KHẢO126

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 6

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 6

1.1 Công dụng 6

1.2 Phân loại 7

1.3 Yêu cầu 8

2 Cấu tạo chung của hệ thống phanh 8

2.1 Cơ cấu phanh 9

2.2 Dẫn động phanh 16

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 22

2.1 Chọn phương án thiết kế 22

2.1.1 Cơ cấu phanh 22

2.1.2 Dẫn động phanh 22

2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của một số cụm chi tiết chính 26

2.2.1 Van phân phối 26

2.2.2 Bộ điều hoà lực phanh 30

2.2.3 Van hạn chế áp suất 34

2.2.4 Van tăng tốc 36

2.2.5 Bầu phanh trước 40

2.2.6 Bầu phanh sau 41

CHƯƠNG 3 TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH 45

3.1 Thông Số xe HyunDai 8 tấn Tham Khảo 45

3.2.1Xác định mô men phanh yêu cầu 46

3.2.2Xác định góc (δ) và bán kính (δ) và bán kính () và bán kính (δ) và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh 48

3.2.3Cách Xây Dựng Họa Đồ 52

3.3.Kiểm tra hiện tượng tự xiết 55

3.4.Xác định kích thước má phanh 56

3.5 Tính bền một số chi tiết cơ bản hệ thống phanh 61

3.5.1Tính bền trống phanh 61

3.5.2 Tính bền chốt phanh 64

3.5.3 Tính bền guốc phanh 65

3.6 Tính dẫn động hệ thống phanh 80

3.6.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước 80

3.6 2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau 83

3.6.3 Tính toán lượng khí nén 91

3.6.4 Tính toán van Phân phối 97

3.6.5 Tính toán thiết kế van gia tốc 101

CHƯƠNG 4 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 108

4.1 Nguyên công 1: Đúc phôi 108

4.2 Nguyên công 2: Khoả mặt đầu, tiện 109

4.3 Nguyên công 3: Cắt rời chi tiết 111

4.4 Nguyên công 4: Lượn mép 112

4.5 Nguyên công 5: Vát mép 113

4.6 Nguyên công 6: Kiểm tra độ song song của mặt bên với tâm 115

CHƯƠNG V HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH 116

5.1 Hướng dẫn sử dụng 116

5.2 Những hư hỏng thường gặp trong quá trình sử dụng 117

5.2.1 Hư hỏng cơ cấu phanh 117

5.2.2 Hư hỏng dẫn động điều khiển phanh 119

5.3.Kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa tháo lắp hệ thống phanh khí nén 120

5.3.1Các dấu hiệu chẩn đoán 120

5.3.2Kiểm tra sửa chữa 120

5.3.3 Chú ý tháo lắp 121

5.4 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp 123

5.5 Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh 123

KẾT LUẬN 125

TÀI LIỆU THAM KHẢO 126

Lời Nói Đầu

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước.Mục tiêu tới năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp Để đạt đượcmục tiêu đó, rất nhiều các khu công nghiệp đã được xây dựng ở nhiều tỉnh thànhtrong cả nước Đi cùng với đó mạng lưới giao thông ngày càng được cải thiện đểđáp ứng nhu cầu trao đổi hàng hóa giữa các khu công nghiệp trong cả nước.Trong hệ thống giao thông vận tải nước ta ngành giao thông đường bộ đóng vaitrò chủ đạo, phần lớn hàng hóa và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô

và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ Đặc biệt với các

xe tải lớn hệ thống phanh là vô cùng quan trọng do xe có trọng lượng lớn nên khi

xe chạy gặp các trướng ngại vật trên đường mà hệ thống phanh ko làm việc tốt sẽrất nguy hiểm Vì thế em quyết định lựa chọn đề tài thiết kế hệ thống phanh khínén trên xe tải

Đề tài được thực hiện tại bộ môn ô tô và xe chuyên dụng trường Đại họcBách Khoa Hà Nội Sau hơn 3 tháng thực hiện với sự cố gắng, nỗ lực của bảnthân em và với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thànhnhiệm vụ của mình Tuy nhiên với những hiểu biết và kinh nghiệm còn hạn chếnên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy chỉ bảo thêm

để em ngày càng trở nên hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ô tô và xe chuyên

dùng và đặc biệt là thầy giáo Nguyễn Tiến Dũng đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ và

tạo điều kiện tốt nhất có thể để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình!

Hà Nội, ngày tháng năm Sinh viên thực hiện: Đoàn Minh Hiến

CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:

- Hệ thống phanh chính (δ) và bán kính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (δ) và bán kính (phanh tay)

- Hệ thống phanh chậm dần (δ) và bán kính (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ)

b) Theo kết cấu của cơ cấu phanh

Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén – thuỷ lực

- Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá

d) Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệthống phanh có bộ điều hoà lực phanh

e) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thốngphanh với bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

1.3 Yêu cầu

Hệ thống phanh trên ôtô phải đảm bảo các yêu cầu sau:

 Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguyhiểm Muốn có quãng đường ngắn nhất thì phải đảm bảo gia tốc chậm dầncực đại

 Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãngđường phanh là ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

 Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định chuyển độngôtô

 Điều khiển nhẹ nhàng, có nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp phanh hay đònđiều khiển không lớn

 Dẫn động phanh có độ nhạy cao

 Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tậndụng hết khả năng bám của bánh xe khi phanh ở những cường độ khácnhau

Không có hiện tượng tự xiết khi phanh

 Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

 Có hệ số ma sát giữa trống phanh và các má phanh cao và ổn định trongđiều kiện sử dụng

 Giữ được tỉ lệ thuận giữa trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe

 Có khả năng phanh ôtô khi ôtô đỗ trên dốc trong thời gian dài

1 Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh bao gồm hai phần chính

+ Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp tiêu hao động năng ôtô trong quá trình

phanh Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trênbánh xe khi phanh ôtô Hiện nay thường dùng cơ cấu phanh dạng ma sát (δ) và bán kính (khôhoặc ướt) tạo ra ma sát giữa hai phần: quay và không quay

+ Dẫn động phanh: là tập hợp các chi tiết dùng để truyền năng lượng từ cơ

cấu điều khiển đến các cơ cấu phanh và điều khiển quá trình truyền năng lượngnày trong quá trình truyền với mục đích phanh bánh xe với các cường độ khácnhau Trên ôtô sử dụng các phương pháp điều khiển trực tiếp hay gián tiếp

Điều khiển trực tiếp là quá trình tạo tín hiệu điều khiển, đồng thời trực tiếpcung cấp năng lượng cần thiết cho hệ thống phanh để thực hiện sự phanh Nănglượng này trong quá trình truyền với mục đích phanh xe với cường độ khácnhau

Điều khiển gián tiếp là quá trình tạo nên tín hiệu điều khiển còn năng lượng

do cơ cấu khác đảm nhận

2.1 Cơ cấu phanh

Trên xe ôtô người ta thường sử dụng cơ cấu phanh dạng tang trống hoặc

cơ cấu phanh đĩa.

a Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống được phân chia phụ thuộc vào

- Theo dạng bố trí guốc phanh: đối xứng qua trục đối xứng, đối xứng qua tâmquay, các cơ cấu phanh tự lựa bơi, guốc phanh tự cường hoá

- Theo phương pháp truyền năng lượng điều khiển: phanh thuỷ lực, phanh khínén, phanh tay

 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục

Hình 1 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng trục

quatâtrục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục có nghĩa là hai guốc phanh bố trí đốixứng qua đường trục thẳng đứng được thể hiện trên hình 1.2 Trong đó sơ đồhình 1.2a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh: Sơ đồ 1.2b

là loại sử dụng xi lanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào trống phanh Cấu tạochung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm đểđiều chỉnh khe hở giữa mà phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trênđược điều chỉnh bằng trục cam ép

 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Hình 2 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng tâm

1: xylanh; 2: ốc xả khí; 3: cam lệch tâm;

4: ốc xả khí; 5: chốt định vị

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3 sự đốixứng qua tâm ở đây thể trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng nhau tâm.Mỗi guốc phanh được lắp thêm một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạchlệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Mộtphía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phíatrên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điềuchỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh.

Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường được dẫn động bằng thuỷ lực vàđược bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Hình 3Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả haiđều tựa trên mặt tựa di trượt Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi loại hai mặt tựatác dụng đơn loại hai mặt tựa tác dụng kép.

+ Loại hai mặt tựa tác dụng đơn

Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trênphần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầucòn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pitông Cơ cấu phanh loại này thường được

bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

+ Loại hai mặt tựa tác dụng kép

Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pitông và cả hai đầu của mỗiguốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pitông cơ cấu phanh loại này được

sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

 Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa

- Cơ cấu phanh guốc tự cường hoá có nghĩa là khi phanh bánh xe thìguốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hoá: Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn(δ) và bán kính (Hình 1.5 a) cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng kép (δ) và bán kính (Hình 1.5 b)

- Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn

Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh đượcliên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của cơ cấu điều chỉnh di động Hai đầucòn lại của hai guốc phanh hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựavào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một đầu thì tựa vào mặt tựa ditrượt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở

Hình 4 Cơ cấu phanh tự cường hóa

giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại nàythường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trungbình.

- Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng kép

Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựalên hai mặt tựa di trượt của hai pitông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấu phanhloại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô tải nhỏ đến trung bình

b Cơ cấu phanh đĩa

Ngày nay cơ cấu phanh đĩa ngày càng được sử dụng rộng rãi phổ biến trên

xe con và xe du lịch cỡ nhỏ thậm chí nó còn được sử dụng trên xe tải cỡ lớn

Cơ cấu phanh đĩa được thể hiện như sau:

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

- Một đĩa được được lắp với may ơ của bánh xe và quay cùng bánh xe

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe

a) loại giá đỡ cố

định

b) loại giá đỡ di động

Hình 5 Cơ cấu phanh đĩa

- Hai má phanh dạng thẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫnđộng bởi các pitông của xi lanh bánh xe Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: Loại giá

đỡ cố định và loại giá đỡ di động

+ Loại giá đỡ di động : Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt

ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu Trong giá đỡ di độngngười ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pitông tì vào một má phanh Máphanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ

+ Loại giá đỡ cố định: Ở loại giá này giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên

giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong các xi lanh cópittông mà một đầu của nó luôn tì vào má phanh Một đường dầu từ xi lanhchính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

2.2 Dẫn động phanh

Trên ôtô dẫn động phanh thường là thuỷ lực hoặc khí nén cũng có thể là

sự kết hợp giữa khí nén và thuỷ lực

a Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực

Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm:

Bàn đạp phanh, xi lanh chính (δ) và bán kính (tổng phanh) các ống dẫn, các xi lanh công tác Dẫn động phanh bằng thuỷ lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đếncác xy lanh công tác của các cơ cấu phanh để tạo lên lực ép má phanh và trốngphanh hoặc đĩa phanh Dẫn động phanh dầu có đặc điểm kết cấu đơn giản dễ bốtrí độ nhạy cao tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỉ số truyền của dẫn độngdầu là không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Vì vậy hệ

thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tảinhỏ.

Trong hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạchdẫn dộng một dòng và dẫn động hai dòng

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có mộtđường dầu duy nhất dẫn đến các xi lanh công tác của các bánh xe Dẫn động mộtdòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn là không cao vì một lí do nào đó bất

kì một đường ống dẫn dầu nào đến xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống

bị mất áp suất và tất cả các bánh xe bị mất phanh

Ở sơ đồ 1.8b thì một dòng được dẫn tới một bánh xe phía trước và mộtbánh xe phía sau so le nhau Còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe phía so lecòn lại Trong trường hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn còn tácdụng và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau.

b Dẫn động phanh chính bằng khí nén

Trong dẫn động phanh chính bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủyếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do ápsuất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện Dẫn động phanh chính bằng khínén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạp phanh Nhưng lại cónhược điểm là độ nhạy kém (δ) và bán kính (thời gian chậm tác dụng lớn ) do không khí bị nénkhi chịu lực

Hình 8 Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén 1: Máy nén khí; 2: bầu lọc khí; 3: bình chứa khí 4: bàn đạp phanh; 5: van phân phối; 6: Cơ cấu phanh

nén lại có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (δ) và bán kính (thờigian chậm tác dụng lớn do khí nén bị nén do chịu áp suất).

Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫnđộng phối hợp giữa thủy lực và khí nén Loại dẫn động này thường được áp dụngcác xe ôtô tải trung bình và ôtô tải lớn

Trống phanh

Guốc phanh

Guốc phanh

Xi lanh bánh xe

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phanh bao gồm hai phần dẫn động :

- Dẫn động thuỷ lực: Có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dẫn đến các xi lanhbánh xe phía trước và phía sau

- Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí van phân phốikhí và các xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lí làmviệc như trong hệ thống dẫn bằng khí nén

Phần xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lílàm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thuỷ lực Đây là dẫn động thuỷ khíkết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại van kép, có hai xi lanh chính vàhai xi lanh khí

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Chọn phương án thiết kế

2.1.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa.Phanh guốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách

và một số loại ôtô con Phanh đĩa được sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đóchủ yếu là ở các cơ cấu phanh trước

Do xe thiết kế là xe tải 8 tấn, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe là lớn,hơn nữa lại luôn phải làm việc trong môi trường khắc nghiệt và bụi bẩn Nếu tadùng phanh đĩa cho xe, thứ nhất: Muốn mômen phanh sinh ra tại các bánh xe lớncần có áp suất dầu rất cao để đảm bảo đủ lực dừng xe cần thiết, hoặc đường kínhpisttông trong xi lanh bánh xe phải lớn hơn so với phanh guốc, hoặc phải trang bịthêm hệ thống trợ lực Thứ hai áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là rất lớn,nếu dùng hệ thống phanh đĩa cho xe tải thì khi phanh mô men phanh sinh ra rấtlớn sẽ gây nhanh mòn má phanh, hơn nữa xe lại phải làm việc trong môi trườngbụi bẩn sẽ làm cho đĩa phanh bị han rỉ (δ) và bán kính ( hệ thống phanh đĩa che chắn bụi rất khó,thông thường thì không có thiết bị che chắn bụi ), và má phanh chóng mòn chonên rất nhanh phải thay, thứ ba là giá thành của phanh đĩa lại đắt Vì vậy để đápứng các điều kiện làm việc của xe tải thì cơ cấu phanh của xe nên dùng cơ cấuphanh guốc

2.1.2 Dẫn động phanh

Ngày nay trên xe tải người ta sử dụng các dẫn động sau: dẫn động thuỷlực, dẫn động khí nén, dẫn động liên hợp

Dẫn động thuỷ lực có nhược điểm là không tạo được lực đẩy guốc phanhlớn, cho nên chỉ sử dụng cho các ôtô cỡ nhỏ.

Dẫn động liên hợp khắc phục được cả hai nhược điểm của hai dẫn độngtrên, nhưng giá thành của các cụm chi tiết rất đắt, không phù hợp với điều kiện

sử dụng của người Việt Nam

Từ những phân tích trên, em lựa chọn dẫn động bằng khí nén cho cơ cấu thiết

kế

15 Bình khínén; 16.Cảm biến tín hiệu phanh; 17 Van ngắt; 18 Đầu nối;

19.Phanh rơmooc 1 dòng; 20 Bầu phanh cầu sau; 21.Van phanh rơmooc;

22 Bình khí nén; 23.Xilanh điều tiết phanh phụ; 24.Van phân phối;

25 Van giảm áp; 26 Khóa điều khiển nút bấm; 28 Đồng hồ đo áp suất khí nén

Nguồn khí nén trong cơ cấu này là do máy nén khí cung cấp Máy nén khí

3, Bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ bảo hiểm chống đông đặc 6, là phần nguồn của cơcấu dẫn động, không khí được lọc sạch trong phần này rồi đi vào các phần cònlại của cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồn tiêu thụ khác

Cơ cấu dẫn động được chia thành các nhánh độc lập, tách biệt nhau bằngcác van bảo vệ Tác động của nhánh này không phụ thuộc vào nhánh kia

Nhánh I: dẫn động phanh chân của bánh xe trước; gồm có: van bảo vệ banhánh 10, bình khí 22, phần dưới van phân phối 24, van hạn chế áp suất 25, haibầu phanh trước 27, đồng hồ manômét hai kim, các cơ cấu phanh trước và cácống dẫn Ngoài ra, nhánh này còn có một ống dẫn nối phần dưới của van phânphối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc

Nhánh II: dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có: van bảo vệ banhánh 10, bình khí nén 9, đồng hồ manômét 28 hai kim, phần trên của van phânphối 24, bộ điều chỉnh lực phanh 13, bốn bầu phanh 20 của cơ cấu phanh sau và

các ống dẫn Ngoài ra, nhánh này còn có ống dẫn nối phần trên của van phânphối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc.

Nhánh III: dẫn động phanh tay, phanh dự phòng và dẫn động tổng hợpphanh rơ mooc, gồm có: van bảo vệ kép 8, hai bình khí 7; 11, van phanh tay 2,van tăng tốc 12, bốn binh tích năng lò xo 20, van điều khiển phanh rơ mooc 21,van điều khiển phanh rơ mooc có dẫn động hai dòng, Bình khí 15, van điềukhiển rơ mooc có dẫn động một dòng 19, ba van tách 17, ba đầu nối 18, các ốngdẫn

2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của một số cụm chi tiết chính

2.2.1 Van phân phối

7

8

9

10 11

12

e

Hình 11: Van phân phối dẫn động hai dòng

1 Pittông lớn khoang dưới; 2,11 Van điều khiển; 3 Ty đẩy; 4.Phần tử đàn hồi;

5 Pittông khoang trên; 6,10.Van xả; 7,9 Van nạp ; 12 Pittông nhỏ

Van phân phối có công dụng đóng mở các van để cấp hoặc ngừng cấp khí nén đến các bầu phanh của các cơ cấu phanh theo ý muốn người điều khiển.Mỗi khoang của tổng van điều khiển một dòng dẫn động cầu trước hay cầu sau

Khoang trên có cửa vào là D được nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các bánh xe Tương tự như vậy, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A Ngoài ra còn có một cửa thông với khí trời F chung cho

cả hai khoang Mỗi khoang có một van điều khiển: Van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng mở các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 của khoang dưới điều khiển các van nạp 9 và van xả 10

Ở trạng thái không phanh như thể hiện trên hình vẽ, các bầu phanh tại các bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở

Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đạp tới tác dụng lên pittông 5 thông qua phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống Đầu tiên, van xả 6 đóng lại không cho cửa C thông với khí trời nữa, sau đó khi pittông tiếp tục đi dich

chuyển đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí nén chờ sẵn ở cửa D đi qua van nạp, qua khoang dưới 5 tới cửa C rồi từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Đồng thời, khí nén từ khoang trên đi qua lỗ nhỏ B xuống

khoang trên pittông 1 đẩy pittông con 12 đi xuống Nhờ đó van xả 10 đóng lại, rồi van nạp 9 mở ra cho khí nén đi từ cửa E sang cửa A để đi tới các bầu phanh tại các bánh xe

Như vậy, trong trường hợp phanh bình thường như mô tả trên đây, khoangtrên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, còn khoang dưới được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên Nếu khoang trên bị mất khí, không hoạt động nữa thì khi phanh, ty đẩy 3 đi xuống tác động lên con đội 8 và đẩy pittông nhỏ 12 của khoang dưới đi xuống thực hiện quá trình phanh trên một cầu còn lại.

Trong trường hợp lái xe đạp phanh đột ngột thì khoang dưới cũng được điều khiển bằng ty đẩy 3 vì khí nén không kịp cấp qua lỗ B để điều khiển pittônglớn 1

Tính chép hình của tổng van được thể hiện như sau Ứng với một lực tác động Q nào đó, sau khi van nạp 7 của khoang trên mở, khí nén đi vào bên dưới pittông 5 và sau đó đi qua cửa C tới các bầu phanh tại các bánh xe Áp suất khí trong khoang dưới pittông 5 tăng dần lên cho tới khi áp lực của khí nén cùng với lực lò xo thằng được lực điều khiển Q, nén phần tử đàn hồi 4 lại và đẩy pittông

đi lên cho tới khi van nạp đóng lại Lúc này cả van nạp và van xả đều đóng, ấp suất khí nén dẫn tới các bầu phanh không tăng nữa và pittông 5 ở trạng thái cân bằng

Quá trình tương tự như vậy cũng xảy ra đối với khoang dưới Như vậy, ứng với một lực Q nhất định (δ) và bán kính (tương ứng với một lực trên bàn đạp) áp suất trong dẫn động phanh chỉ có một giá trị tương ứng Nhờ vậy mà người lái có thể điều khiển được cường độ phanh theo ý muốn

* Kết cấu của van phân phối 2 dòng

16

14 15

A 12

9

10

8 7 6

5 4

Hình 12: Van phân phối hai dòng

1 Cốc nén; 2.Chốt hãm; 3.Vít chỉnh; 4 Càn kéo; 5.Nắp che; 6 Chốt quay 7 Nắptrên; 8 Ống trượt; 9.Tấm gá; 10.Vít cấy; 11.Lò xo hồi vị pittông trên; 12.Van trên; 13.Lò xo hồi vị van trên; 14.Thân dưới; 15.Pittông van dưới; 16.Pittông lớn; 17.Thân dưới; 18.Lò xo hồi vị pittông dưới; 19.Van dưới; 20.Ty đẩy ba cạnh; 21.Lò xo hồi vị van dưới; 22.Bạc dẫn hướng van dưới; 23.Đệm kín;

24.Vờng phớt pittông lớn; 25.Pittông van trên; 26.Đệm đàn hồi; 27.Cốc đàn hồi;

A C.Từ bình khí đến; B Đầu ra đến cầu sau; D Ra cầu trước.

2.2.2 Bộ điều hoà lực phanh

Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén đượcdẫn đến các bầu phanh của các sau của ôtô tải khi phanh

Cấu tạo của bộ điều hoà lực phanh được trình bày dưới hình vẽ

Giữa hai phần của vỏ bộ điều hòa có bố trí màng cao su 21, pittông dưới

24 di chuyển dưới tác dụng của đòn nối 20 và ngõng trục 23, chép hình mức độtải trọng đặt lên cầu sau Pittông đưới có ống tựa mặt van 19 có thể di chuyển khitải trọng đặt lên cầu sau thay đổi Pittông trên 18 có bệ van cho van 17 có thể dichuyển và kéo theo sự biến dạng của màng cao su 8 Nhờ bệ van của pittông 18

và van 17 di chuyển tạo nên khả năng đóng mở van

Khí nén cấp vào từ van phân phối theo cửa I , cửa II nối tới các bầu phanhchính cầu sau Khí nén cấp vào cửa I còn được đưa xuống mặt dưới của pittông

24 bằng ống dẫn 1 Màng cao su 4 khi mở tạo lỗ thoát ra khí quyển

Khi phanh, khí nén từ van phân phối được dẫn đến cửa I của bộ diều chỉnh

và tác động lên phần trên của piston 18 buộc nó dịch chuyển xuống dưới Đồngthời khí nén theo ống 1 đi vào dưới piston 24, piston này được dịch chuyển lêntrên và ép lên con đội 19 và ngõng cầu 23 (δ) và bán kính ( ngõng này cùng với tay đòn 20 nằm

ở vị trí phụ thuộc vào giá trị của tải trọng trên cầu sau ôtô) Khi piston 18 tiếp tụcdịch chuyển xuống dưới, van 17 tách khỏi bệ van trong pittông và khí nén từ cửa

I đi vào cửa II và sau đó đến các bầu phanh chính của cầu sau Đồng thời, khínén đi qua khe hở vòng giữa pittông 18 và ống dẫn hướng 22 vào hốc A ở bên

dưới màng 21 và thân dưới 3 và màng này bắt đầu tác dụng lên pittông từ phíadưới Cho tới khi tỷ lệ áp suất ở cửa I và cửa II tương ứng với tỉ lệ diện tích tíchcực của phía trên và phía dưới của pittông 18 thì pittông 18 này dừng lại và bắtđầu dich chuyển lên trên, trước khi van 17 tiếp xúc với bệ van của pittông 18.

Khi tải trọng lên cầu sau giảm nhiều thì tay đòn 20 cũng như ngõng 23 hạxuống thấp, kéo theo con đội 19 và pittông 18 đi xuống, van 17 tiếp xúc với đếvan pittông 18 ngắt không cấp khí cho cửa II nữa Nếu tải trọng lên cầu sau tiếptục giảm thì con đội 19 tiếp tục đi xuống mở cửa thông với khí trời, khí nén theocửa đó thoát ra ngoài Áp suất trong bầu phanh giảm do đó mômen phanh lên cầusau cũng giảm

20 19 18 17

15 14 I

II III

6

10

8 7 9 11

13

21

2 1

3 4 5

25 24 23

Hình 13: Bộ điều hoà lực phanh

Khi tải trọng tăng lên, tay đòn 20 cũng như ngõng 23 cũng đi lên, kéo theocon đội 19 đi lên đẩy van 17 lên mở thông van cấp khí, và đồng thời đóng cửathông với khí trời Khi đó khí nén lại tiếp tục được cấp cho các bầu phanh quacửa II

Diện tích tích cực của bề trên pittông 18 mà khí nén tác động lên khi đivào cửa I luôn luôn bất biến Diện tích cực của bề dưới pittông 18 mà khí nén tác

động qua màng 21 đi qua cửa II thì luôn luôn thay đổi vì sự thay đổi của các vịtrí tương quan giữa gờ nghiêng 11 của pittông 18 với lò xo màng 21 Vị trí tươngquan này phụ thuộc vào vị trí của tay đòn 20 và con đội 19 liên kết với nó quangõng 23 Còn vị trí của tay đòn 20 thì phụ thuộc vào độ võng của các nhíp cầusau, có nghĩa là phụ thuộc vào tải trọng lên cầu sau ôtô

Vì thế khi con đội 19 chiếm vị trí biên dưới (δ) và bán kính (tải trọng trục tối thiểu) thì sựchênh lệch áp suất khí nén trong các cửa I và II là lớn nhất, còn khi con đội 19chiếm vị trí biên trên (δ) và bán kính (tải trọng trục tối đa) thì hai áp suất này cân bằng nhau

Sự cân bằng của pittông trên và dưới luôn trong trạng thái động, nên van

17 luôn đóng mở tùy theo sự thay đổi của tải trọng và của từng trạng thái cânbằng Việc thay đổi trạng thái cân bằng này thực hiện nhờ sự khác nhau của diệntích làm việc hai pittông khác nhau Quá trình nhấp nháy của van 17 tạo nên sựthay đổi áp suất cấp tới bầu phanh cầu sau theo dạng biến đổi liên tục (δ) và bán kính ( bởi vậy

mà bộ tự động điều chỉnh lực phanh Kamaz thuộc loại bộ điều chỉnh áp suất biếnđổi)

Bằng cách đó, bộ điều chỉnh lực phanh tự động duy trì áp suất khí nén ởcửa II và các buồng hãm liên quan với nó ở mức độ đảm bảo cho lực phanh cầnthiết tỷ lệ với tải trọng trục tác dụng khi phanh

Khi nhả phanh áp suất ở cửa I giảm xuống Pittông 18 dưới áp lực của khínén từ cửa II tác động lên nó từ phía dưới qua màng 21 cộng thêm với lực đànhổi của màng này mà dịch chuyển lên trên và tách van 17 ra khỏi đế xả của conđội 19 Khí nén từ các bầu phanh chính cấu sau qua cửa II qua lỗ của con đội vàcửa III đẩy mép cao su 4, đi vào khí quyển

2.2.3 Van hạn chế áp suất

Van hạn chế áp suất và nhả phanh nhanh dùng trên cầu trước có nhiệm vụđảm bảo không dẫn tới bó cứng bánh xe khi phanh dưới áp suất khí nén 0.3 MPa.Điều này có nghĩa lớn với xe Kamaz hoạt động trên đường về khía cạnh ổn địnhhướng, khi bắt đầu phanh ở tốc độ xe còn cao, hoặc khi đi trên đường trơn.Ngoài ra van hạn chế còn giúp xả nhanh khí nén ra khỏi bầu phanh khi nhảphanh

Cấu tạo của van hạn chế áp suất trình bày trên hình vẽ Bộ hạn chế sửdụng hai pittông: pittông nhỏ 3 (δ) và bán kính (nằm dưới) và pittông lớn 2 (δ) và bán kính (nằm trên), được cốđịnh bởi hai lò xo có độ cứng khác nhau, lò xo dưới 10 đỡ pittông dưới nhỏ, lò

xo trên 1 cứng hơn đỡ pittông trên Các chi tiết nằm trong vỏ 8 Phía trên cóđường dẫn khí I, phía dưới có cửa thoát khí III, bên cạnh là cửa II cấp khí chobầu phanh xe

7 9

10

6 5

13 12 11 14

16 15

17 18

4 3

1 2

I

II

III

Hình 14: Van hạn chế áp suất ra cầu trước

Khi làm việc ở vùng áp suất thấp hơn 0,3 MPa, pittông trên 2 di chuyểnkhông đáng kể, pittông dưới 3 có khả năng di chuyển lớn hơn đem theo cụm van

4, 6 đậy chặt lỗ thoát khí ra cửa III và mở thông khí nén cho bầu phanh

Khi tăng thêm áp suất đến sát giá trị 0,3 MPa, do pittông 3 có diện tíchlàm việc phía dưới lớn hơn phía trên, cộng với lực đẩy của khí nén và của lò xodưới nên đã thắng lực đẩy của khí nén từ phía trên xuống, dẫn đến pittông 3 dịchchuyển nhỏ lên trên, đóng van trên 4, bịt đường cấp khí từ cửa I sang cửa II,

nhưng chưa đủ để mở van 6, hạn chế tăng áp suất cho bầu phanh, giảm khả năng

bó cứng bánh xe trước và tạo khả năng điều khiển bánh xe dẫn hướng tốt hơn

Khi làm việc ở vùng áp suất cao (δ) và bán kính ( lớn hơn 0,3 MPa), pittông trên 2 dịchchuyển xuống dưới, tỳ chặt vào pittông dưới 3 và tạo thành 1 khối Như vậy cóthể coi hai pittông như một pittông liền, (δ) và bán kính (pittông liền có diện tích làm việc củamặt trên lớn hơn diện tích làm việc của mặt dưới) Lúc này, cụm van đè chặt lỗthoát khí ra cửa III và mở lớn cửa van 4 thông với cửa II nối tới các bầu phanh,tăng thêm áp lực cho bầu phanh

Khi nhả phanh các pittông dịch chuyển lên, đóng van 4 và đồng thời mởvan 6 Khí nén từ các bầu phanh trở về cửa II qua van 6 tới cửa III và thoát rangoài khí quyển Chính điều này giúp xả nhanh khí nén cho cơ cấu phanh cầutrước

2.2.4 Van tăng tốc

Dùng để rút ngắn thời gian bắt đầu dẫn động của hệ thống phanh dựphòng, do giảm chiều dài nhánh hút khí nén vào bình tích năng lò xo và xảkhông khí trực tiếp qua van tăng tốc ra ngoài

Hình 15: Sơ đồ nguyên lí van gia tốc

* Nguyên lí hoạt động

Trong hệ thống dẫn động phanh khí nén, đối với mạch dẫn động phanhdừng và phanh dự phòng có lắp thêm van gia tốc thì van gia tốc có tác dụnggiảm thời gian phản ứng của hệ thống phanh khi sử dụng năng lượng đàn hồicủa phanh dừng và phanh dự phòng, bằng cách tăng tốc độ nạp và thải khí nén

Khi lắp van gia tốc vào hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng, cửa Ađược nối với van phanh điều khiển bằng tay, cửa C được nối với bình khí nén,cửa B bầu dự phòng của bầu phanh kép

Ở trạng thái bình thường, khi chưa sử dụng phanh dừng, khí nén từ bìnhkhí của hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng được cấp vào cửa A đẩypittông 5 đi xuống, ép sát với đế 3, đóng van xả lại, khi pittông tiếp tục đi xuốngthì đế van 2 cũng đi xuống và tách khỏi mặt đế 6, mở cửa van dưới, làm cửa Bthông với cửa C Khí nén từ cửa C qua cửa B tới bầu phanh tích năng cầu saunén lò xo tích năng lại

Khi phanh dừng hoạt động hoặc phanh gấp, khí nĩn từ khoang điều khiển

4 (δ) vă bân kính (phía trín pittông 5) qua cửa thông khí của van phanh tay thoât ra ngoăi khíquyển nín âp suất khoang đó giảm Âp suất phía cửa C lớn hơn âp suất phía cửa

A lăm pittông 5 đi lín đến vị trí trín cùng Dưới tâc dụng của lực lò xo 1 đế van

2 cũng dịch chuyển lín trín vă tỳ văo mặt đế 6, đóng van nạp lại (δ) vă bân kính ( ngắt sự thôngkhí từ cửa C sang cửa B), đồng thời cửa xả mở, thông đường khí từ cửa B đếncửa D thông với khí trời Khí nĩn từ câc bầu phanh tích năng cầu sau thoât rangoăi khí quyển, do đó lò xo tích năng ở bầu phanh tích năng được giải phóng vẵtô được phanh Khi nhả phanh, khí nĩn lại được cấp văo cửa A, văo khoangđiều khiển 4 đẩy pittông 5 đi xuống, đóng cửa xả 3 vă mở cửa nạp 2 Khí nĩn lạiđược cấp từ cửa C sang cửa B tới câc bầu phanh tích năng, nĩn lò xo tích nănglại Việc nhả phanh được thực hiện

Trong mạch dẫn động phanh chính có lắp van gia tốc thì van gia tốc cótâc dụng giảm thời gian tâc dụng của hệ thống phanh nhờ việc giảm thời giandẫn khí tới câc bât phanh cầu sau vă xả không khí ở đđy ra

Cửa A được nối với khoang trín của tổng van, âp suất khí trín đoạn ốngnăy có tâc dụng đóng mở van nạp xả của van gia tốc, khí nĩn được dẫn đến cửa

C vă qua cửa B tới câc bât phanh bânh xe cầu sau

Khi chưa phanh, khí nĩn chưa được dẫn văo cửa A, pittông ở vị trí tríncùng, đế van nạp hai vẫn tỳ sât văo mặt đế 6 dưới tâc dụng của lò xo 9 còn van

xả mở thông với khí trời (δ) vă bân kính (đế van 3 tâch khỏi pitông 5)

Khi phanh, khí nĩn được dẫn từ khoang trín của tổng van văo cửa A văokhoang điều khiển 4 lăm pittông 5 dịch chuyển xuống dưới, ĩp sât văo đế van 3

vă đóng cửa xả lại Trong quâ trình pittông 5 tiếp tục dịch chuyển xuống dưới thì

đế van 2 cũng dịch chuyển xuống dưới và tách khỏi mặt đế 6, mở cửa van dưới,khí nén được dẫn từ cửa C đến cửa B vào các bầu phanh cầu sau, thực hiện việcphanh bánh xe.

Khi nhả phanh, khí cửa A thông với khí trời thông qua cửa xả khí của tổngvan, áp suất khí nén ở cửa C đẩy pittông 5 đi lên vị trí trên cùng Dưới tác dụngcủa lò xo 9 đế van 2 đi lên tỳ sát vào mặt đế 6, đóng cửa van nạp lại, đồng thời

mở cửa xả (δ) và bán kính ( do đế van 3 không tỳ vào pittông 5 ), xả khí nén từ các bầu phanhcầu sau ra ngoài khí trời, kết thúc quá trình phanh

* Kết cấu của van gia tốc

2.2.5 Bầu phanh trước

Dùng để tạo ra năng lượng của khí nén để tác động vào cơ cấu phanh củabánh xe trước Khi phanh khí nén được dẫn vào khoang ở trên màng ngăn 2 làmcho màng ngăn dịch chuyển xuống dưới và tác động lên cần đẩy 7 của bầu phanhđẩy cam trong cơ cấu phanh quay và thực hiện phanh xe

Khi nhả phanh, khí nén ngừng cấp vào khoang trên màng ngăn, do tác động của

lò xo hồi vị 4, cần đẩy và màng ngăn trở về vị trí ban đầu, không khí nén trở vềvan phân phối và thoát ra ngoài khí quyển

5

4 3 2

Hình 17: Bầu phanh trước

1 Đầu nối; 2 Màng phanh; 3 Thân dưới; 4 Lò xo;

5.Bu lông bắt bầu phanh; 7 Ty đẩy

2.2.6 Bầu phanh sau

Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh xe sau khi đạp phanhchân, kéo phanh dự phòng và phanh tay