tkmh chẩn đoán kỹ thuật thiết kế bệ thử phanh con lăn lực xe tải 9,5 tấn huyndai

Khi chẩn đoán chất lợng phanh trên đờng , ngoài quãng đờng phanh đo theo vết lết bánh xe và sự hao mòn của lốp, ngời ta còn kiểm tra sự hãm đồng bộ Các ph ơng pháp và thiết bị chẩn đoán

Mục Lục

Lời nói đầu 03

Chơng 1 : Tổng quan về các loại băng thử và lựa chọn phơng án thiết kế 04

1.1 Khái niệm chung 04

1.2 Chẩn đoán chung chất lợng phanh trên đờng 05

1.3 Chẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử lực : 07

1.3.1 Bệ lực đo lực phanh ở trạng thái tĩnh

1.3.2 Bệ lực đo lực phanh ở trạng thái động

1.4 Chẩn đoán chung chất lợng phanh trên bệ thử quán tính : 11

1.4.1 Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính

1.4.2 Bệ thử phanh con lăn quán tính

1.5 Lựa chọn phơng án thiết kế 15

Chơng 2 : Tính toán động học và động lực học bệ thử 18

2.1 Tính toán động học bệ thử : 18

2.1.1 Tính toán kích thớc bệ thử 2.1.2 Thông số động học của bệ thử 2.2 Tính toán động lực học bệ thử : 21

2.2.1 Chọn động cơ điện và tỷ số truyền từng cụm 2.2.2 Các lực tác dụng lên con lăn và bánh xe Chơng 3 : Thiết kế truyền động 24

3.1 Thiết kế bộ truyền bánh răng 25

3.2 Tính toán trục 29

3.3 Kiểm nghiệm bền trục 34

3.4 Tính then và ổ 37

3.5 Tính toán bộ truyền xích 37

3.6 Thiết kế hệ dẫn con lăn 40

Kết luận

TàI liệu tham khảo

lời nói đầu

Trong những năm gần đây, nền kinh tế nớc ta đang vơn lên hoà nhập với khu vực và thế giới Bên cạnh sự phát triển của các ngành kinh tế khác thì ngành vận tải ô tô cũng có những chuyển biến không ngừng

Với xu thế phát triển của ngành ô tô nh hiện nay thì mức độ đòi hỏi đối với công tác chẩn đoán kĩ thuật ô tô ngày một cao hơn Các kết quả chẩn đoán đòi hỏi

phải có tính khách quan, tính chính xác và độ tin cậy cao hơn Có nh thế thì mới

đáp ứng đợc nhu cầu của sự phát triển đối với ngành ô tô

Để đáp ứng nhu cầu nói trên, biện pháp tốt nhất là áp dụng việc tự động hoá vào trong quá trình chẩn đoán Để đảm bảo chất lợng xe trong quá trình sử dụng thì việc thờng xuyên đánh giá chất lợng xe là việc làm hết sức quan trọng Vì vậy cần thiết phải có các trạm kiểm định, với các trang thiết bị dùng cho công tác thử nghiệm và chẩn đoán tình trạng kỹ thuật của xe Đề tài nghiên cứu đi theo hớng này : ” Thiết kế thiết bị chẩn đoán hệ thống phanh ô tô ’’, do GVC.TS Nguyễn

Đức Tuấn hớng dẫn nhằm mục đích giúp chúng ta hiểu thêm về cơ sở của quá trình tự động hoá việc chẩn đoán , kiểm định ôtô

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

- Tổng quan về vấn đề nghiên cứu

- Tính toán động học và động lực học bệ thử

- Thiết kế truyền động

Chơng 1 : tổng quan về các loại băng thử và lựa chọn phơng án thiết kế

1.1 Khái niệm chung:

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

Chẩn đoán phanh đợc chia thành hai nhóm: chẩn đoán chung và chẩn đoán sâu

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

2

Nhóm thông số chẩn đoán sâu bao gồm: Lực nén lên bàn đạp, hành trình tự

do trên bàn đạp, năng suất máy nén khí, sự lọt khí trong bầu phanh, khe hở giữa má phanh và tang trống

Các phơng pháp và thiết bị chẩn đoán hệ thống phanh đợc chọn phụ thuộc vào yêu cầu quá trình công nghệ bảo dỡng và sửa chữa của ôtô Hiện nay ngời ta dùng nhiều phơng pháp và thiết bị để chẩn đoán chất lợng phanh, đợc phân loại

nh sau:

Hình 1-1 : Phơng pháp chẩn đoán chung chất lợng phanh có thể thực hiện trên đ-ờng hoặc trên bệ thử cố định dạng lực hay quán tính

1.2 Chẩn đoán chung chất l ợng phanh trên đ ờng :

Thử phanh trên đờng là phơng pháp thử quen thuộc ở Việt Nam và nhiều

n-ớc trên thế giới Mục đích của phơng pháp này là xác định các thông số hiệu quả của qúa trình phanh : quãng đờng phanh, gia tốc chậm dần cực đại hoặc trung bình khi phanh

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

Các ph ơng pháp và thiết bị chẩn đoán phanh

Chuẩn đoán chung Chuẩn đoán sâu

Trên thiết bị chuyên dùng

Trên bệ thử

Trên

đ ờng

Nhờ dụng

cụ sách tay

Nhờ băng

để điều chỉnh

Quán tính Lực

Lắp vào xe

Xách tay

Theo QT của bệ thử <Bệ con lăn>

Theo QT của ôtô

<Bệ tấm phẳng> Tĩnh Động lực học

của các bánh xe và sự hao mòn của lốp Phơng pháp này cho hiệu quả kém chính xác, chi phí lớn, hao mòn lốp tăng, yêu cầu phải có một đoạn đờng tốt, phẳng và khô Với các ô tô có sử dụng điều hoà lực phanh thì phơng pháp này không sử dụng đợc Để tăng độ tin cậy của kết quả nhận đợc và mở rộng phạm vi sử dụng phơng pháp thử phanh trên đờng hiện nay ngời ta sử dụng súng phun để đánh dấu thời điểm bắt đầu phanh hoặc bánh xe số 5 để đo quãng đờng và vận tốc ban đầu khi ô tô phanh

Để để xác định đợc gia tốc chậm dần đều cực đại khi thí nghiệm ô tô trên

đờng, ngời ta tăng tốc cho ô tô đến tốc độ nhất định, sau đó cắt côn và đạp phanh

đột ngột, rồi đo gia tốc cực đại hoặc trung bình

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

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

t-ơng đối của các khối lợng quán tính so với vỏ của nó Khi thí nghiệm vỏ của gia tốc kế đựơc kẹp chặt trên khung hay vỏ xe Dới tác dụng của lực quán tính xuất hiện khi phanh khối lợng của gia tốc kế sẽ dịch chuyển tỷ lệ với gia tốc chậm dần của ô tô Khi đó qua kim chỉ với thang chia vạch hoặc đèn tín hiệu ta có thể xác

định giá trị gia tốc chậm dần của ô tô Loại dùng đèn tín hiệu không chỉ ra đợc trực tiếp giá trị gia tốc, khi gia tốc đạt giá trị cho phép thì đèn báo sáng

1.3 Chẩn đoán chung chất l ợng phanh trên bệ thử lực :

4

A.Gia tốc kế kiểu con lắc

B.Gia tốc kế với khối l ợng chđộng tịnh tiến

1- Con lắc

3- Thang chia gia tốc

2- Cung răng

4- Bánh răng nhỏ với kim chỉ

8- Khối l ợng quán tính 7- Vít

6- Đèn tín hiệu

5- Cơ cấu cóc hãm con lắc

9- Lò xo tấm 11- ắc quy 10- Vít điều chỉnh

1.3.1 Bệ lực đo phanh ở trạng thái tĩnh:

Hình 1- 3 :Sơ đồ bệ lực đo lực phanh ở trạng thái tĩnh

A- Bệ thử lực với tấm phẳng chuyển động

B- Bệ thử lực với tấm phẳng không chuyển động

C- Bệ thử lực với các con lăn

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

1- Lực tác dụng do áp lực chất lỏng hoặc khí nén từ bệ thử truyền

đến

2- Cảm biến đo áp lực

3- Tấm phẳng chuyển động

4- Đồng hồ đo lực

5- Bánh xe

6- Giá tựa giữ cho ôtô không chuyển động

7- Tấm phẳng không chuyển động

8- Con lăn

Nguyên lý làm việc chung của loại bệ thử này dựa trên cơ sở cân bằng lực tác dụng từ bệ thử với lực hãm của bánh xe đứng yên Tăng dần lực tác dụng từ bệ thử cho đến khi bánh xe hãm bắt đầu quay( lực đẩy cân bằng với lực hãm) , lúc đó

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

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

sử dụng trong sản xuất

1.3.2 Bệ thử lực đo ở trạng thái động :

Để đo đợc lực phanh ở trạng thái động bệ lực với các con lăn đợc sử dụng phổ biến Bệ kiểu này bao gồm động cơ điện, các con lăn và thiết bị đo Bệ thử cho phép đo lực phanh trong quá trình quay bánh xe ở vận tốc V=2- 10 Km/ h Lực phanh đợc xác định theo giá trị mô men xoắn xuất hiện khi phanh bánh xe

Khi chẩn đoán hệ thống phanh dầu ngời ta xác định phụ thuộc lực hãm của

ôtô với lực tác dụng lên bàn đạp Sự phụ thuộc này đặc trng cho khả năng làm việc của hệ thống phanh

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

z 1 z 2

Hình 1- 4 : Sơ đồ bệ thử con lăn dạng lực để thí nghiệm phanh ôtô

1 Bộ truyền động xích hoặc đai 5 Đồng hồ đo lực

2 Con lăn 6 Động cơ điện

3 Hộp cân bằng 7 Bộ truyền trục vít bánh vít

4 Đòn

Nguyên lý một cụm của bệ thử phanh con lăn dạng lực đo bằng đồng hồ so kiểu lực kế Bệ thử bao gồm các con lăn đợc nối với nhau bằng xích Các con lăn

đợc dẫn động quay từ động cơ điện qua bộ truyền bánh vít trục vít và hai cặp bánh răng trụ Các cặp bánh răng này đợc đặt trong khung cân bằng Đòn 4 để truyền lực từ khung cân bằng đến đồng hồ so kiểu lực kế 5 Khi phanh các bánh

xe ôtô, do tác dụng mô men phản lực khung cân bằng sẽ quay với cờng độ tỷ lệ với mô men phanh Lực quay của khung cân bằng đợc chỉ ra trên đồng hồ 5 Trong trờng hợp này mô men phanh đợc xác định bởi công thức :

3 1 4 2

4 2

z z z z

z Plz

M T



Trong đó :

P- Lực chỉ trên đồng hồ kiểu lực kế 5

l- Là cánh tay đòn đặt lực P

6

6

5 4 3 2

7

1

z1 ,z2,z3,z4- Số răng của các bánh răng trụ

Bệ thử phanh con lăn dạng lực đo trực tiếp mô men hãm nhờ cảm biến mô men phanh là loại bệ thử hiện nay đợc sử dụng rộng dãi nhất Phần tử chủ yếu của

bệ là hai cụm con lăn đặt dới hai cụm bánh xe của một trục Mỗi cụm con lăn bao gồm : khung, các con lăn, động cơ điện và thiết bị đo

Hình 1 – 5 : Sơ đồ bệ thử lực với thiết bị đo là cảm biến lực phanh

1 Cảm biến lực phanh 5 Khung

2 Hộp số 6 Con lăn

3 Động cơ 7 Thiết bị nâng hạ

4 ổ bi 8 Đo lực phanh

Khung 5 của bệ thử đựoc đặt trên các tấm đỡ đàn hồi để giảm rung khi thí nghiệm Bề mặt các con lăn 6 có gân hoặc phủ bê tông để tăng khả năng bám Nhờ bộ truyền động xích các con lăn đều là chủ động, do vậy tăng đợc trọng lợng bám, giảm đợc sự trợt khi thí nghiệm Hộp giảm tốc 4 có vai trò nh khung cân bằng trên tay gạt của nó đặt cảm biến lực phanh 1 Tấm đỡ 9 giúp ô tô đi ra khỏi

bệ thử dễ dàng Giá trị lực hãm đo đợc lớn nhất phụ thuộc vào lực bám giữa bánh

xe với con lăn

* Nguyên lý làm việc của bệ thử phanh :

Cho động cơ điện làm việc dẫn động con lăn , lực tác dụng trên bàn đạp phanh ô tô đạt giá trị cực đại Giá trị hiển thị trên đồng hồ đo tăng dần Khi có sự trợt giữa con lăn và bánh xe hoặc có sự trợt giữa bánh xe và tang phanh thì đồng

hồ sẽ chỉ giá trị cực đại So sánh giá trị lực phanh trên đồng hồ với ngỡng cho phép , nếu bằng hoặc lớn hơn là đạt yêu cầu

1.4 Chẩn đoán chung chất l ợng phanh trên bệ thử quán tính :

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

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

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

đo đợc mô men phanh cực đại ở cơ cấu phanh mà không chất tải lên ô tô

1.4.1 Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính :

Nguyên tắc chẩn đoán của bệ thử phanh tấm phẳng quán tính là không sử dụng quán tính của bệ thử mà chỉ dùng khối lợng chuyển động tịnh tiến và chuyển động quay của ô tô

Hình 1- 6 : Bệ thử phanh tấm phẳng quán tính

1 Hộp thiết bị đo

2.Tấm phẳng

3 Cảm biến đo độ dịch chuyển

Bao gồm bốn tấm phẳng với bề mặt khía nhám để tăng hệ số bám Các cảm biến 3 để đo độ dịch chuyển tấm phẳng 2 khi phanh Hộp đo 1 dùng để biến đổi các tín hiệu nhận đợc từ cảm biến 3 Khi thử nghiệm ngời lái cho ô tô đi vào bệ thử với tốc độ 6- 12 Km/ h Và dừng lại đột ngột trên tấm phẳng khi phanh Khi

đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với tấm phẳng xuất hiện lực quán tính cân

8

bằng với lực phanh làm các tấm dịch chuyển Độ dịch chuyển các tấm phẳng đợc ghi bởi các cảm biến thuỷ lực, cơ khí, hay khí nén

Bệ thử tấm phẳng có u điểm cơ bản là có năng suất chẩn đoán cao, công nghệ chẩn đoán đơn giản Nhng nó tồn tại một số nhợc điểm : độ ổn định hệ số bám kém vì bệ thờng xuyên có bụi bẩn và ớt, chiếm diện tích nhà xởng lớn vì phải có đoạn đờng tăng tốc, gây khí thải độc hại cho phân xởng

1.4.2 Bệ thử phanh con lăn quán tính :

Khác với bệ thử tấm phẳng quán tính, bệ thử con lăn quán tính chỉ sử dụng quán tính của bệ thử trên cơ sở cân bằng với quán tính của ôtô khi phanh trên đ-ờng Nó gồm có hai loại chính : Loại dẫn động từ động cơ ô tô, loại dẫn động từ

động cơ điện Cả hai loại đều sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa

Hình 1-7 : Bệ thử con lăn (A , B) và băng tải (C) quán tính

1 Bánh xe 4 Động cơ 8 Băng tải 2.6 Con lăn 5 Xích truyền động

3 Hộp giảm tốc 7 Bánh đà

Bệ thử con lăn dẫn động từ động cơ ôtô ( Hình 1-7 A) Bao gồm các cụm con lăn 2,6 có liên hệ động học với bánh đà 7 Các con lăn đ ợc dẫn động quay từ bánh xe chủ động của ô tô Bệ thử này kiểm tra đợc tất cả các hệ thống phanh trên các bánh xe trên các cầu Nhợc điểm của loại này là hao tốn nhiên liệu và khí thải làm ô nhiễm môi trờng không gian sản xuất

Bệ thử phanh băng tải quán tính ( Hình 1-7 C) Bao gồm các con lăn trên

đó trên đó đặt tấm vải bọc cao su Bệ cũng đợc dẫn động từ động cơ ô tô, bệ này chỉ dùng để thí nghiệm xe con

Bệ thử phanh con lăn quán tính dẫn động bằng động cơ điện ( Hình 1- 7 B ) Gồm hai cụm bánh đà đặt riêng rẽ dới bánh xe của một trục, các con lăn nhận

A

truyền động từ động cơ điện và dẫn động quay các bánh xe ô tô Bệ loại này có khả năng kiểm tra lực phanh của từng cầu, chi phí trong quá trình thử nhỏ, không

ô nhiễm môi trờng, do vậy nó đợc sử dụng khá phổ biến ở các xí nghiệp

Nguyên lý làm việc của tất cả các loại bệ thử quán tính có sử dụng lực bám giữa bánh xe với bề mặt tựa về bản chất là nh nhau Sau khi đa xe vào bệ thử , tăng tốc ( bằng động cơ điện hoặc bằng động cơ ô tô ) Để xe đạt đợc tốc độ từ 50 –70 Km/h rồi đạp phanh đột ngột đồng thời cắt côn ( hoặc ngắt động cơ điện ) Khi đó trong vùng tiếp xúc giữa bánh xe với con lăn ( hoặc băng tải ) xuất hiện lực quán tính ngợc chiều lực phanh Sau một thời gian bánh xe ngừng quay Trong trờng hợp này quãng đờng phanh có thể xác định bằng máy đếm số vòng quay con lăn kể từ khi bắt đầu phanh, hoặc dùng đồng hồ bấm giây đo thời gian quay của nó Trên các loại bệ thử phanh con lăn quán tính co thể đo mô men phanh theo mô men phản lực xuất hiện trên trục của bệ thử đoạn giữa bánh đà với con lăn Do vậy , khi thí nghiệm không chất tải lên thùng xe thì phải có thiết bị khống chế lực bàn đạp ở một giá trị nào đó Sao cho lực phanh không lớn hơn lực bám

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

1.4.3 Bệ thử phanh quán tính không sử dụng lực bám :

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

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

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

So với loại bệ thử con lăn kiểu quán tính thì loại bệ thử này có khả năng loại trừ đợc sự trợt của bánh xe với con lăn Khử đợc sự sai khác về cản lăn trên đ-ờng và trên bệ thử

A

SVTH : Nguễn Việt Cờng – Cơ khí ô tô K39

-10