Đồ án thiết kế Phanh chống trượt quay TCS

CHƯƠNG 1 TỔNG QUANA: HỆ THỐNG PHANH1.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh1.1.1. Công dụng hệ thống phanhHệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ôtô đến một giá trị cần thiết hoặc dừng hẳn ôtô ở một vị trí nhất định.Giữ cho ôtô dừng hoặc đỗ trên đường dốc.1.1.2. Phân loại1.1.2.1. Theo công dụngTheo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:Hệ thống phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động.Hệ thống phanh dừng (phanh tay), dùng đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.Hệ thống chậm dần (phanh bổ trợ) (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ), dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ô tô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài).1.1.2.2. Theo kết cấu của cơ cấu phanhTheo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải.Hệ thống phanh với cơ cấu phanh tang trống.Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.1.1.2.3. Theo dẫn động phanhTheo dẫn động hệ thống phanh được chia ra:Hệ thống phanh dẫn động cơ khíHệ thống phanh dẫn động thuỷ lựcHệ thống phanh dẫn động liên hợp: khí nén thuỷ lực, …Hệ thống phanh có cường hoá (có trợ lực).1.1.2.4. Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanhHệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô khi phanh. Ta có các loại sau:Hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh, dùng để điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh, làm thay đổi momen phanh trên cầu trước và cầu sau.Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS). Ngoài ra còn có một số hệ thống kết hợp với ABS (ASR, ESP,…) để tăng khả năng cơ động và khả năng ổn định của xe khi phanh.1.1.3. Yêu cầu kết cấuHệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.Đảm bảo sự ổn định chuyển động của xe và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.chọn thỏa mãn tất cả các điều kiện làm việc của nó.2.2.6. Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanhKhi phanh, động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng.Một phần năng lượng nhiệt này làm nóng các cơ cấu, một phần tỏa ra môi trường xung quanh.Nếu nhiệt lượng làm nóng các cơ cấu lớn có thể dẫn đến làm hỏng các chi tiết của cơ cấu phanh như làm mất tính đàn hồi của lò xo. Mặt khác, nhiệt độ cao ở má phanh sẽ ảnh hưởng đến hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh và vì vậy sẽ ảnh hưởng đến hiệu quả phanh.Phương trình cân bằng năng lượng trong quá trình phanh là: Do khi phanh đột ngột ở thời gian ngắn nên thời gian t nhỏ có nghĩa lượng nhiệt toả ra ngoài không khí là rất nhỏ. nên bỏ qua .Sự tăng nhiệt độ được xác định bằng công thức sau: Trong đó: V1 : Vận tốc ban đầu khi phanh.V2 : Vận tốc xe sau khi phanh V2 = 0.mt : khối lượng của các trống phanh C: Nhiệt dung của chi tiết nung nóng C = 500(Jkg.độ).Yêu cầu với vận tốc v1 = 30 (kmh), v2 = 0 thì t0 phải < 150Từ công thức trên ta có : Trên thực tế tổng khối lượng của các chi tiết bị nung nóng gồm 4 tang trống phanh trước và sau là lớn hơn 35,29 (kg) do vậy với cơ cấu phanh đã chọn đảm bảo sự thoát nhiệt theo yêu cầu.2.3. Tính bền một số chi tiết trong hệ thống2.3.1. Tính bền trống phanhDựa vào trạng thái chịu lực của trống phanh trong quá trình phanh ta thấy trống phanh làm việc gần giống như một ống có thành dày chịu áp suất bên trong. Trong quá trình tính toán ta giả thiết rằng áp suất phân bố trên bề mặt trống phanh là không đổi, đồng thời ta đưa thêm vào hệ số an toàn là n = 1,5 trong khi tính toán bền cho trống phanh. Áp suất bên trong trống phanh được tính theo công thức: Theo lý thuyết về ứng suất và biến dạng của ống thành dày chứa áp suất bên trong có áp suất phát sinh trong ống khi chịu lực bên trong là:Ứng suất pháp tuyến tác dụng lên trống phanh: Ứng suất tiếp tuyến tác dụng lên trống phanh: Trong đó: a’’ Bán kính trong của trống: a’’= 160(mm)b’’ Bán kính ngoài của trống: b’’=169(mm)r Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính khi r = a’’ thì và đạt giá trị cực đại: = q = 41.105 (Nm2 ) = (Nm2)Ứng suất tổng hợp tác dụng lên trống phanh (Nm2)Để đảm bảo an toàn ta lấy thêm hệ số an toàn n=1,5 = 751.105.1,5 = 113.106 (Nm2) = 380.106 (Nm2)Kết luận: Trống phanh đã chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật.2.3.2. Tính bền chốt phanhMá phanh quay quanh chốt phanh được tính theo cắt và chèn dập. Trong đó:d Đường kính chốt: chọn d = 24 (mm) = 3024.103 (m)l Chiều dài tiếp xúc của chốt với guốc phanh d = 40.103 (m)n Số chốt phanh chịu lực: n = 2.U1 Lực lớn nhất tác dụng lên chốtCơ cấu phanh trước: < < Kết luận: Như vậy chốt phanh đã thỏa mãn cả hai điều kiện cắt và chèn dậpCHƯƠNG 3 THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DẪN ĐỘNG PHANH CHÍNH3.1. Thiết kế tính toán bầu phanh trướcBầu phanh thường có dạng màng hoặc pittông, áp suất tác dụng lên màng pittông được dịch chuyển thành lực trên ti đẩy tác dụng lên thanh dẫn động trục cam như thể hiện trên sơ đồ tính toán hình 3.1 Hình 3.1: Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên thanh đẩyXét cân bằng tại cam épPhương trình cân bằng lực:Q1.L.T = (P1 + P2).h2 ()Trong đó:L – cánh tay đòn, chọn theo xe tham khảo: L = 160 mm = 0,160 (m)T – hiệu suất truyền động của cam. T = 0,85P1, P2 lực đẩy của cam lên guốc trước và guốc sau.Từ hoạ đồ lực phanh ta có:P1 = 15098 N.P2 = 37514 N.h – khoảng cách giữa hai lực P1 và P2, chọn theo xe tham khảo: h = 50 mm = 0,05 m.Thay số vào công thức () ta được: Xét sự cân bằng của màng phanh Trong đó:Q1 – Lực tác dụng lên thanh đẩy của bầu phanh. Q1 = 9671,32 N.Pj Áp suất trong của bầu phanh, Pj = 0.8 MNm2.D1 Đường kính hiệu dụng của màng phanh.1 – Hệ số tính đến độ nạp khí vào bầu phanh, 1 = 1.2¬ – Hệ số tính đến tổn hao do ma sát, 2 = 0,95Plx – Lực ép lò xo, theo kinh nghiệm lấy: Plx = 140 N.Thay các giá trị trên vào công thức ta có: Diện tích hiệu dụng của bầu phanh Diện tích bao kín của bầu phanh: FB = FA KK – hệ số dự trữ năng lượng, lấy K = 0,8Vậy: FB = 12861 0,8 = 16076 mm2.Đường kính bao kín của bầu phanh Kết luận: Bầu phanh trên đảm bảo yêu cầu đặt ra. Kiềm tra thấy phù hợp với loại buồng phanh kiểu 24.3.2. Tính toán lượng khí nén Nhiệm vụ: Cung cấp khí nén và nén khí vào các bình chứa để cung cấp cho hệ thống phanh. Các yêu cầu:Máy nén khí được chọn sao cho đảm bảo các yêu cầu sau: Nạp nhanh các bình chứa sau khi khởi động động cơ. Giữ được áp suất trong hệ thống gần với áp suất tính toán khi phanh liên tục. Trên thực tế máy nén khí chỉ làm việc khoảng 10 – 20% thời gian làm việc của ôtô, khi các bình chứa được nạp đầy thì máy nén được chuyển sang chạy ở chế độ không tải.Khi tính toán thiết kế máy nén khí có hai phương án: Phương án 1: Tự thiết kế ra một cái máy nén khí mới. Phương án 2: Mua một cái máy đã có sẵn trên thị trường, kiểm tra xem có đạt yêu cầu không.Hiện nay máy nén khí có bán trên thị trường rất nhiều, vì vậy chọn phương án hai là tốt nhất.3.2.1.Các thông số kỹ thuật của máy nén khíChọn máy nén loại Pít tông hai xi lanh trên thị trường có các thông số sau: Số lượng xi lanh: i = 2 đặt thẳng hàng. Đường kính xi lanh: d = 6 cm. Hành trình piston: S = 3,8 cm. Số vòng quay của máy nén khí: n = 1700 vp. Tỷ số truyền của đai: itđ = 2. Hiệu suất truyền khí của máy nén:  = 0,6.3.2.2. Năng suất của máy nén khí (lưu lượng)Năng suất của máy nén khí được tính theo công thức kinh nghiệm sau: Trong đó:i Số lượng xi lanh: i = 2 đặt thẳng hàng.d Đường kính xi lanh: d = 6 cm.S Hành trình piston: S = 3,8 cm.n Số vòng quay của máy nén khí: n = 1700 vp.itđ Tỷ số truyền của đai: itđ = 2. Hiệu suất truyền khí của máy nén: = 0,6.Thay các giá trị trên vào công thức ta được: Kết luận: Sau 4 phút máy nén nạp được 4.219 = 876 (l) khí nén đảm bảo nạp đầy tất cả các bình chứa.3.2.3 Tính toán lượng tiêu hao nhiên liệu sau mỗi lần phanhLượng tiêu hao không khí cho mỗi lần phanh chính bằng lượng không khí dãn nở ra các đường ống từ van phân phối đến các bầu phanh. Thể tích khí trong các đường ống Chọn đường ống có đường kính d = 13 mm.Chiều dài đường ống l = 24 m = 24000 mm.Do đó thể tích trong toàn bộ đường ống là: Thể tích khí trong các bầu phanhTa coi độ dịch chuyển của guốc phanh lại phụ thuộc vào góc xoay của trục cam và càng nối trục cam.Công thức xác định độ dịch chuyển của màng: Trong đó: Độ xoay của càng bắt vào trục cam.= 70.l – Chiều dài của càng bắt vào trục cam, l = 160 mm.Thay các giá trị vào công thức ta được:S = 7180.3,14.160 = 19,5 mm.Thể tích khí bị tiêu hao trong sáu bầu phanh. Trong đó:dbt ,dbs Đường kính hiệu dụng của các bầu phanh trước và sau. Lấy tỷ số hiệu dụng bằng 0,8.Ở bầu phanh trước: dt = 200.0,8 = 160 mm.Ở bầu phanh sau: ds = 160.0,8 = 128 mm.Thay vào công thức trên ta được: Thể tích tiêu hao trong bầu phanh tự hãm sau mỗi lần phanh.Theo thiết kế bầu tự hãm phanh bằng lò xo và ép lên ty đẩy, khi không phanh khí nén ép lò xo tích năng, có bốn bầu tự hãm lắp ở bốn bánh xe của cầu giữa và cầu sau được thiết kế cùng với bốn bầu phanh công tác. Do vậy ta coi lượng không khí tiêu hao trong bốn bầu tự hãm sau mỗi lần đạp phanh là: Lượng tiêu hao khí ở van phân phốiLấy gần đúng VPP = 0,05 (l).Vậy tổng cộng lượng không khí tiêu hao cho toàn bộ hệ thống sau mỗi lần đạp phanh là:V = V0 + Vb + Vh + VPP = 3,18 + 1,9 + 1,0 + 0,05 = 6,13 (l). Kết luận: Với dung tích toàn bộ các bình chứa là 700 (l). Lượng tiêu hao trên là không đáng kể, đảm bảo cho các lần phanh tiếp theo. 3.2.4. Tính bền đường ống dẫn động phanhTrong tính toán có thể coi đường ống là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài lớn. (Đây là bài toán vỏ mỏng tròn xoay chịu tải trọng phân bố đối xứng tính theo lý thuyết không mô men).Theo công thức sau: ; Trong đó:P Áp suất bên trong của đường ống, P = 0,8 MNm2.R – Bán kính trong của ống dẫn, R = 6,5 mm = 0,65 cm.S – Chiều dày đường ống, S = 0,7 mm = 0,07 cm.Đối với ống dẫn làm bằng hợp kim đồng thì: Thay vào công thức trên ta được: ; Ứng suất tương là: Kết luận: Đường ống dẫn động phanh thiết kế đủ bền.3.3 .Tính toán van điều khiển3.3.1. Sơ đồ tính toán Hình 3.2: Sơ đồ tính toán van phân phốiA,B – Khí nén đi ra các cầu. D,E – Khí nén từ bình chứa đến.3.3.2. Tính toán buồng trênLực tác dụng lên piston 2 là lực của người lái xe tác dụng lên bàn đạp Qbđ thông qua hệ thống dẫn động cơ khí.P = Qbđ .ibđ .Trong đó:Qbđ Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp.ibđ Tỷ số truyền của cơ cấu dẫn động.– Hiệu suất của cơ cấu dẫn động.Mặt khác ta có:P = Pj .S2 + Plx1 + Plx2P = Pj .S2 + C11 + C22Trong đó:Pj Áp suất khí nén, Pj¬ = 0,8 MNm2.S2 – Diện tích mặt piston 2.C1,C2 Độ cứng của lò xo 1 và 2.1,2 Độ dịch chuyển của lò xo 1 và 2.Khi đạp phanh: Pjtăng ; C tăng ;  tăng dẫn đến P tăng. Tính S2 Khi thiết kế, chọn các thông số về đường kính của Piston 2 theo xe tham khảo.Chọn: D = 70mm, d = 25 mm. Độ cứng của lò xo 1 và lò xo 2 phải đảm bảo đóng mở dứt khoát tránh các trường hợp đóng mở cưỡng bức khi chưa có lực tác dụng.Tránh các trường hợp cộng hưởng.Khi thiết kế chọn Plx1 và Plx2theo xe tham khảo: Plx1 = 500 N; Plx2 = 300 N Vậy lực tác dụng lên Piston 2 là:P = 0,8.106.33,5.104 + 500 +300 = 3480 N. Tính lực tác dụng lên bàn đạp Qbđ Trong đó:idđ Tỷ số truyền dẫn động từ bàn đạp đến Piston 2Theo xe tham khảo lấy idđ = 8. – Hiệu suất truyền lực của bàn đạp, = 0,95. Kết luận: Các kích thước của buồng trên đảm bảo giá trị lực bàn đạp nằm trong giới hạn cho phép.3.3.3 Tính toán buồng dướiKết cấu của Piston 1: Hình 3.3: Kết cấu Piston 1Piston 1 được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên.Ta có phương trình cân bằng lực:Pj .S1t = Pj .S1d + Plx3 + Plx4 ()Trong đó:Pj Áp suất khí nén , Pj = 0,8 MNm2.S1t – Diện tích phần trên của Piston 1.S1d – Diện tích phần dưới của Piston 1.Plx3 ,Plx4 – Lực lò xo 3 và 4Theo xe tham khảo chọn:Plx3 = Plx1 = 500 N.Plx4 = Plx2 = 300 N.Từ Piston 2 ta xác định được kích thước sau của Piston 1D1t = 0,12(m), d =0,025 (m)Ta có: Từ công thức () ta có: Do đó: CHƯƠNG 4TÍNH TOÁN, THIẾT KẾCẢM BIẾN VẬN TỐC GÓC BÁNH XE4.1. Giới thiệu cảm biến đo tốc độ góc4.1.1. Nguyên lý đo vận tốc gócĐể đo vận tốc góc thường ứng dụng các phương pháp sau đây:Sử dụng tốc độ kế vòng kiểu điện từ: nguyên lý hoạt động dựa trên hiện tượng cảm ứng điện từ. Cảm biến gồm có hai phần: phần cảm (nguồn từ thông) và phần ứng (phần có từ thông đi qua). Khi có chuyển động tương đối giữa phần cảm và phần ứng, từ thông đi qua phần ứng biến thiên, trong nó xuất hiện suất điện động cảm ứng xác định theo công thức: Suất điện động này tỉ lệ với vận tốc cần đo.Sử dụng tốc độ kế vòng loại xung: làm việc theo

VIỆN CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

BỘ MÔN Ô TÔ & XE CHUYÊN DỤNG Độc lập – Tự do – Hạnh phúc

NHIỆM VỤ

THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP

Phạm Xuân Định Lớp: Ô tô Khóa: 55

Ngành: Ô tô và Xe chuyên dụng

1 Đề tài thiết kế:

Thiết kế hệ thống chống trượt quay bánh xe cho ô tô tải sử dụng hệ thống phanh khí nén và khảo sát đáp ứng tần số của hệ thống

2.Các số liệu ban đầu:

Xe N2 có khối lượng toàn bộ khi đầy tải m = 7685 kg, phân bố ra cầu trước/sau 2685/5000 kg; L = 3400 mm; B = 1700 mm; hg = 980 mm; lốp có

ký hiệu 8,25-20

Các số liệu khác tham khảo xe tương tự.

3.Nội dung các phần thiết kế và tính toán:

Phần 1: Tổng quan

Phần 2: Thiết kế tính toán các cơ cấu phanh

Phần 3: Thiết kế tính toán hệ thống dẫn động

Phần 4: Thiết kế cảm biến

Phần 5: Thiết kế cơ cấu điều chỉnh áp suất bầu phanh

Phần 6: Thiết kế cơ cấu điều chỉnh tải động cơ

Phần 7: Mô phỏng khảo sát khả năng đáp ứng tần số của hệ thống

Phần 8: Đề xuất thuật toán điều khiển hệ thống

Phần 9: Thực nghiệm khảo sát khả năng đáp ứng tần số của hệ thống

4 Các bản vẽ và đồ thị (ghi rõ tên và kích thước các bản vẽ ):

Bản vẽ bố trí chung (1 bản A0)

Bản vẽ các phương án thiết kế hệ thống (1 bản A0)

Bản vẽ kết cấu cơ cấu phanh (1 bản A0)

Bản vẽ kết cấu các cụm chính của hệ thống dẫn động điều khiển (1 bản A0) Bản vẽ kết cấu cơ cấu điều chỉnh áp suất phanh (1 bản A0)

Bản vẽ kết cấu cơ cấu điều chỉnh tải động cơ (1 bản A0)

Bản vẽ các chi tiết chính (1 bản A0)

Bản vẽ kết quả mô phỏng khảo sát đáp ứng tần số (1 bản A0)

Bản vẽ sơ đồ nguyên lý mạch điều khiển ECU-TCS (1 bản A0)

5 Cán bộ hướng dẫn: Hồ Hữu Hải - Bộ môn Ôtô và Xe chuyên dụng, ĐHBK

Hà Nội

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: 25 tháng 8 năm 2014

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: 05 tháng 12 năm 2014

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp ôtô trong nước đang nỗ lực tìm chỗ đứng của mình, khiphải cạnh tranh với nhiều nhà sản xuất nước ngoài Chính sách của nhà nước là chútrọng phát triển vào phân khúc xe tải tải trọng nhỏ để gia tăng sức tiêu thụ trongnước

Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật thì xe ôtô ngày nayđược trang bị nhiều hệ thống để giúp người lái dễ dàng điều khiển và đảm bảo antoàn trong quá trình chuyển động của xe ôtô Hệ thống TCS là hệ thống không thểthiếu trên ô tô ở nhiều quốc gia,còn tại Việt Nam, đây vẫn là thiết bị chưa bắt buộcphải trang bị trên các dòng xe tải có trọng tải nhỏ Và việc nghiên cứu phát triển hệthống TCS chưa được các doanh nghiệp chú trọng nghiên cứu và phát triển hệthống TCS cho xe tải

Với điều kiện khí hậu và đặc điểm cơ sở hạ tầng giao thông vận tải nước tacòn rất kém chất lượng , nên khi xe ô tô tham gia giao thông thường xuyên xảy rahiện tượng trượt quay và trượt lết dẫn tới nguy hiểm tính mạng cho người tham giagiao thông Vì vậy, nhằm nâng cao tính năng an toàn, chất lượng và khả năng cạnhtranh của ô tô tải sản xuất lắp ráp trong nước, chúng em đã nghiên cứu đề tài tốt

nghiệp “thiết kế hệ thốngchống trượt quay bánh xe cho ôtô tải sử dụng hệ thống

phanh khí nén ” tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Dưới sự hướng dẫn của

thầy giáo PGS.TS Hồ Hữu Hải

Sau 15 tuần nghiên cứu, thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của PGS.TS HồHữu Hải, và tập thể các thầy trong bộ môn ô tô đã tạo điều kiện giúp đỡ, em đãhoàn thành được đồ án của mình

Nhóm sinh viên thực hiện Dương Văn Tiến

Phạm Xuân Định

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN A: HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh

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

 Hệ thống phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe đangchuyển động

lái và dùng làm phanh dự phòng

từ), dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ô tô khi cần tiến hànhphanh lâu dài (phanh trên dốc dài)

1.1.2.2 Theo kết cấu của cơ cấu phanh

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

1.1.2.3 Theo dẫn động phanh

Theo dẫn động hệ thống phanh được chia ra:

1.1.2.4 Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô

tô khi phanh Ta có các loại sau:

 Hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh, dùng để điều chỉnh momen phanh

ở cơ cấu phanh, làm thay đổi momen phanh trên cầu trước và cầu sau

còn có một số hệ thống kết hợp với ABS (ASR, ESP,…) để tăng khả năng cơđộng và khả năng ổn định của xe khi phanh

1.1.3 Yêu cầu kết cấu

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

đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

hợp

khiển không lớn, phù hợp khả năng điều khiển liên tục của người lái

với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh

đảm sử dụng hết trọng lượng bám của khi phanh ở các cường độ khác nhau

trong mọi điều kiện sử dụng

hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng

1.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén.

1.2.1.Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam

Cơ cấu phanh tang trống được dùng khá phổ biến trên ô tô Trong cơ cấu dạngtang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong củatang trống quay cùng bánh xe Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sátgiữa bề mặt tang trống và các má phanh

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiểncác guốc phanh thành các dạng khác nhau Trong trường hợp sử dụng cơ cấu phanhtrên hệ thống phanh thuần túy khí nén, ta thường sử dụng cơ cấu phanh điều khiểnbằng cam

12 11

6 5

10

7 8 9

15 14 13

A A

1 2 3 4

Hình 1.1 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam1- Chốt guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Tấm chắn; 4- Êcu; 5- Tấm đệm chốt guốcphanh; 6- Khoá hãm; 7- Guốc phanh; 8- Lò xo hồi vị; 9- Tấm ma sát; 10- Trục conlăn; 11- Cam ép; 12- Con lăn; 13- Đòn điều chỉnh; 14- Trục cam phanh;

Cơ cấu phanh này chỉ dùng cho xe có tải trọng lớn và dùng cho hệ thống phanh dẫnđộng bằng khí nén Cơ cấu phanh được bố trí kiểu đối xứng qua trục, có xi lanh khínén điều khiển cam xoay 11 ép guốc phanh 7 vào trống phanh Phần quay của cơcấu phanh là tang trống Phần cố định bao gồm mâm phanh 2 được cố định trêndầm cầu

Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm masát 9 có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn của chúng và đượclắp trên hai guốc phanh 7 Trên các guốc phanh có tán tấm ma sát (má phanh) Cácguốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm lắp trên mâm phanh 2, trục của cácguốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm đúng các guốc phanh

so với trống phanh khi lắp ráp các cơ cấu Cam quay được chế tạo liền trục, với biêndạng Cycloit (hoặc Acsimet) Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốcphanh ra làm cho nó áp sát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh,giữa cam ép 11 và guốc 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quảphanh, bốn lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh về vị trí nhả phanh Sự tác động của cam

lên các guốc phanh với các chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đềunhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu có kích thước gầnnhư bằng nhau.

1.2.2 Hệ thống dẫn động điều khiển phanh.

Hệ thống dẫn động có tác dụng truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Hệ thống dẫn động phải đảm bảo được các yêu cầusau:

cơ cấu phanh của ôtô;

Trong dẫn động phanh thủy lực sử dụng truyền động thủy tĩnh nối liền từ cơcấu điều khiển tới xylanh bánh xe Hệ thống dẫn động phanh thủy lực có các ưuđiểm sau :

định của ô tô khi phanh

thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm của hệ thống dẫn động thủy lực:

khi yêu cầu lực tác dụng phanh lớn cần phải hành trình bàn đạp lớn hoặcdùng trợ lực

Trong hệ thống dẫn động có điều khiển bằng thủy lực trên ô tô con và ô tô tảinhỏ, lực điều khiển của người lái tác dụng vào bàn đạp nhanh, tỉ lệ thuận với lựcđiều khiển tại các cơ cấu phanh Dẫn động điều khiển phanh của ô tô tải lớn và ôtôbus đòi hỏi năng lượng điều khiển lớn do vậy không nên dùng hệ dẫn động thủy lực

do cần có lực điều khiển lớn, gây mệt mỏi cho người lái Trong dẫn động phanhbằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trên đường ống khôngcao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh cần thiết Hơn nữa hệ thốngphanh khí nén còn dễ dàng bố trí điều khiển tự động

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động khí nén là số lượng các chi tiếtnhiều, kích thước lớn và có giá thành cao, độ nhạy của hệ thống kém, nghĩa là thờigian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng lực là khálớn do không khí bị nén khi chịu lực.

Sơ đồ cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản (hình 2)

Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí nén

1 Máy nén khi 4 Cụm van chia, bảo vệ

2 Bộ điều chỉnh áp suất 5 Bình chứa khí nén mạch I

3 Bình làm khô 6 Bình chứa khí nén mạch II

+) Phần cung cấp khí nén có chức năng chính là hút không khí từ ngoài khí quyển,

cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống phanh khí nén làm việc Áp suất làm việc lớn

áp sẽ ngắt máy nén khí không cho làm việc nữa.Độ bền và độ tin cậy của dẫn độngphanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén Do vậy khí nén phải đảm bảo khô,sạch, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc

1.3 Giới thiệu về xe tham khảo

1.3.1 Thông số kỹ thuật

Chiều dài vết bánh xe trước (mm)

1.3.2 Hệ thống phanh khí nén trên xe

1.3.2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh khí nén không có ABS

12

 Nguyên lý làm việc của hệ thống.

Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọctách nước 3, qua van an toàn kép 4, tới các bình chứa khí 5 và 6 Van an toàn kép 4đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động độc lập với nhau tạo thành hai nguồncung cấp khí độc lập cho hai dòng dẫn động phanh

Dẫn động phanh trục trước bắt đầu từ bình khí 5 qua khoang dưới của tổngvan 8, đi tới các bầu phanh của trục trước 9, 10

Dẫn động phanh cầu sau bắt đầu từ bình khí 6, qua khoang trên của tổng van 8, đitới van gia tốc 12, tới các bầu phanh của cụm cầu sau 14, 15

Dòng khí nhả phanh dừng bắt đầu từ bình khí 5, 6 qua van điều khiển 11, qua van

xả nhanh 13, đi tới các bầu tích năng dạng lò co của cụm cầu sau 14, 15 ép các lò xothực hiện nhả phanh

Khi thực hiện phanh dừng, xoay tay van 11, khí nén đang ép các lò xo tíchnăng lập tức bị xả hết, các lò xo bung ra làm xoay trục cam ép các guốc phanh bánh

xe sau, thực hiện nhả phanh tay

Van điều áp 2 đồng thời là van an toàn có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất làmviệc trong hệ thống bằng cách dừng hoặc khởi động máy nén khí khi áp suất trong

hệ thống vượt quá giới hạn hoặc quá thấp

Van an toàn 3 ngả giữ cho xe hoạt động bình thường khi xe mất đi mộtdòng hơi

1.3.2.2 Các bộ phận của hệ thống phanh.

1 Van phân phối

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.

Hình 1.4: Van phân phối dẫn động hai dòng

Van phân phối có tác dụng mở và đóng hoặc mở các van để cấp hoặc ngừngcấp khí nén để mở hoặc đóng các van Khoang trên có cửa vào là D được nối vớibình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các bánh xe Tương tự nhưvậy, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A Ngoài ra còn có một cửa thông vớikhí trời F chung cho cả hai khoang Mỗi khoang có một van điều khiển: Van 2 ởkhoang trên có nhiệm vụ đóng mở các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 củakhoang dưới điều khiển các van nạp 9 và van xả 10

Nguyên lý hoạt động của van như sau:

bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở

phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống Đầu tiên, van xả 6 đónglại không cho cửa C thông với khí trời nữa, sau đó khi pittông tiếp tục đi dichchuyển đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí nén chờ sẵn ở cửa D đi qua vannạp, qua khoang dưới 5 tới cửa C rồi từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thựchiện quá trình phanh Đồng thời, khí nén từ khoang trên đi qua lỗ nhỏ Bxuống 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 tớicác bầu phanh tại các bánh xe.

trên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, còn khoang dưới đượcđiều 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 phanhtrên một cầu còn lại

khiển bằng ty đẩy 3 vì khí nén không kịp cấp qua lỗ B để điều khiển pittônglớn 1

động Q nào đó, sau khi van nạp 7 của khoang trên mở, khí nén đi vào bêndưới pittông 5 và sau đó đi qua cửa C tới các bầu phanh tại các bánh xe Ápsuất khí trong khoang dưới pittông 5 tăng dần lên cho tới khi áp lực của khínén cùng với lực lò xo thằng được lực điều khiển Q, nén phần tử đàn hồi 4lại và đẩy pittông đi lên cho tới khi van nạp đóng lại Lúc này cả van nạp vàvan xả đều đóng, ấp suất khí nén dẫn tới các bầu phanh không tăng nữa vàpittông 5 ở trạng thái cân bằng Quá trình tương tự như vậy cũng xảy ra đốivới khoang dưới Như vậy, ứng với một lực Q nhất định (tương ứng với mộtlực 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

2 Bầu phanh trước

Bầu phanh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều Vỏ của bầu phanhđược bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên pittong đẩy và dịch

chuyển để điều khiển cam quay

Bầu phanh được chia làm 2 loại chính:

Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng gồm: hai nữa vỏ của bầu phanh được bắt cốđịnh trên cầu xe Màng cao su bố trí giữa hai nữa vỏ, chia bầu phanh thành 2khoang Khoang bên trái có cửa dẫn khí nén từ van phân phối xuống, khoang bênphải có lỗ thông với khí quyển R Lò xo hồi vị có tác dụng đẩy màng cao su về vị trí

ban đầu khi không phanh Màng cao su được đỡ bởi tấm đỡ, gắn liền với thanh đẩydẫn động cam quay, đóng mở cơ cấu phanh Chiều dài của thanh đẩy được điềuchỉnh nhờ đai ốc 9, nhằm tạo nên vị trí thích hợp với cam quay.

Nguyên lý làm việc của bầu phanh đơn dạng màng:

cùng bên trái Khi phanh, khí nén có áp suất cao được dẫn tới khoang bêntrái của bầu phanh, đẩy màng cao su và đòn đẩy dịch chuyển về bên phải,thực hiện sự xoay cam trong cơ cấu phanh Khi nhả phanh, dưới tác dụng của

lò xo hồi vị, đẩy màng cao su, kéo đòn đẩy về vị trí ban đầu Khí nén ởkhoang bên trái theo đường ống thoát ra ngoài không khí, kết thúc quá trìnhphanh

Hình 1.5 : Bầu phanh trước (bầu phanh đơn)

3 Bầu phanh sau

Nguyên lý làm việc của bầu phanh:

khi chưa phanh được cấp khí nén ép lò xo 14 đẩy cần đẩy sang bên trái,không tác dụng vào màng cao su số 6

bên phải qua đó đẩy đòn đẩy sang phải thực hiện phanh, khi nhả phanh khí

nén rút khỏi cửa A, dưới tác dụng của lò xo hồi vị 9 sẽ đẩy cơ cấu về vị trícân bằng ban đầu

chênh lệch về áp suất, lò xo tích năng 14 được đẩy sang bên phải ép thằngvào màng đẩy sang phải thực hiện phanh cứng (phanh rất lâu), muốn nhảphanh ra thì điều chỉnh mở ốc số 1 ra để đưa hệ thống trở về vị trí cân bằng

và cấp khí nén vào B

Hinh 1.6: Kết cấu loại bầu phanh tích năng (bầu phanh kép)

1. Ốc điều chỉnh 2 Ống đẩy 3 Vỏ bầu phanh 4 Ống dẫn khí 5 Vỏ trong 6.Màng cao su 7 Đòn đẩy 8 Thân bầu phanh 9 Lò xo hồi vị 10 Tấm đỡ

11 Bạc đẩy 12 Vòng tỳ 13 Piston tích năng 14 Lò xo tích năng

A. Điều khiển phanh chân P- Thông với khí quyển

B. Điều khiển nhả phanh S- Khoang thông với A

Q- Khoang thông với B T- Khoang tích năng

4 Van xả nhanh

Hình 1.7: Van xả nhanhSau khi nhả bàn đạp phanh, khí từ các bầu phanh không hồi về bình chứa mà được

xả nhanh ra ngoài thông qua van xả khí đặt gần bầu phanh Thông thường, hay bốtrí ở cầu trước Với cầu sau, van xả nhanh thường được tích hợp vào van gia tốc

Dòng khí từ van phân phối đi vào cổng “service port”, tác động mở van nạp

và đóng van xả khí, cung cấp khí vào 2 bầu phanh thông qua 2 cổng “delivery port”.Khi nhả bàn đạp phanh, yêu cầu khí trong bầu phanh phải được xả nhanh và triệt để

Do van phân phối ở xa nên lượng khí trong bầu phanh không được xả ở van phânphối, mà được xả ngay gần bầu phanh qua van xả nhanh

Dòng khí từ bầu phanh đẩy màng đàn hồi, mở van xả (do khí nén ở cổng

“service port” không còn, gây ra sự chênh lệch áp suất), khí nén được xả ra khôngkhí qua cổng “delivery port”

5 Van gia tốc (Relay valve)

Hình1.8 : Van giatốc (Relayvalve)

Hệ thống phanh khí nén có nhược điểm là độ chậm tác dụng lớn, đặc biệt là

ở trên cơ cấu phanh nằm xa van phanh chân (bầu phanh sau) Do khoảng cách từbầu phanh sau tới van phân phối là tương đối dài (đặc biệt trên xe tải lớn), nên độchậm tác dụng thường lớn hơn Vì vậy, ta bố trí một van gia tốc ở giữa van phanhchân và bầu phanh, gần bình chứa khí nén

Trên van gia tốc có một đường khí từ bình khí tới, và một đường khí từ van phânphối xuống Dòng khí từ van phân phối đóng vai trò là dòng khí điều khiển để mởvan khí, nối thông dòng khí từ bình tới 2 bầu phanh phía sau, sẽ hạn chế được độchậm tác dụng của hệ thống Tổng cộng trên van có 4 cổng dẫn khí.Vì dòng khí từvan phanh chân chỉ có tác dụng điều khiển đóng mở van khí, nên van gia tốc đóngvai trò tương tự như một rơle (relay valve)

6 Van bảo vệ kép(van chia dòng, bảo vệ 2 dòng khí nén)

Hình 1.9: Van chia dòng và bảo vệ 2 dòng khí nén (van an toàn kép)

Công dụng của van chia dòng cấp khí cho 4 nhánh và tạo nên các dòng khíđộc lập Khi một hay một số dòng khí bị mất áp suất, các dòng khí còn lại vẫn làm

việc bình thường Do vậy, van có chức năng bảo vệ khả năng độc lập giữa các dòngcung cấp khí nén.

Cấu tạo của van như hình vẽ trên

Nguyên lý hoạt động của van:

pittong tỳ, mở van nạp, cung cấp khí nén tới các khoang II, và III đi tới cácbình chứa khí nén, cung cấp khí nén tới các cầu trước và sau Dòng khí néncho phanh tay được cung cấp từ cả 2 bình khí, như sơ đồ trên

B: TỔNG QUAN HỆ THỐNG TCS

1.4 Khái niệm cơ sở

Trên thực tế khi ô tô hoạt động, lực bám giữa lốp xe và mặt đường có giới hạn

và thay đổi tùy theo tính chất của mặt đường Do vậy không phải lúc nào mô men từđộng cơ truyền xuống cũng chuyển hết thành mô men quay của bánh xe Khi mà mômen từ động cơ truyền xuống cầu chủ động lớn hơn giới hạn bám của bánh xe trênmặt đường sẽ xảy ra hiện tượng trượt quay tại các bánh xe chủ động

Hệ thống TCS được thiết kế nhằm mục đích khắc phục hiện tượng này thôngqua cơ cấu phanh trên cầu chủ động Hệ thống TCS là hệ thống tự động phanh bánh

xe chủ động khi mà mô men từ động cơ truyền xuống cầu chủ động lớn hơn giớihạn bám tại các bánh xe này (khi xảy ra hiện tượng trượt quay tại các bánh xe chủđộng) Hệ thống này chỉ được trang bị trên các ô tô có trang bị hệ thống phanh cóABS

Lực bám sinh ra ở bánh xe chủ động được xác định bằng công thức : Pφ = φ.Gφ

; Lực này sẽ sinh ra mô men kéo là Mk = rbx.Pφ

Gφ là trọng lượng bám

Trong quá trình tăng tốc ,nếu như mô men sinh ra ở trên bánh chủ động lớn hơn mô men sinh ra do lực bám của mặt đường ( Mk> Mφ) thì bánh xe sẽ bị trượt quay, có nghĩa là hệ số trượt giữa bánh xe và mặt đường là 100%, khi đó hệ số bám dọc giảm và hệ số bám ngang cũng giảm xuống thấp Điều đó làm cho hiệu quả

tăng tốc và sự ổn định hướng chuyển động giảmrõ rệt Ta sẽ xem xét cụ thể hơn qua đồ thị lực bám dọc và bám ngang theo độ trượt của bánh xe :

Hình 1.10:Sự thay đổi hệ số bám dọc và ngang theo độ trượt bánh xe

phanh Qua các đồ thị chúng ta thấy khi độ trượt nằm trong khoảng 10% - 30% thì

hệ số bám dọc và bám ngang đều lớn

Mục đích chính của bộ chống trượt quay bánh xe (TCS) là duy trì hệ sốtrượt giữa bánh xe và mặt đường khi tăng tốc trong mọi điều kiện nằm trong khoảng10%–30%để đảm bảo hệ số bám dọc và bám ngang đều cao nhằm tận dụng đượctrọng lượng bám ở từng bánh xe Do đó hệ thống này đảm bảo được hiệu quả tăngtốc và tính ổn định khi tăng tốc

Chính vì ưu điểm đó mà mà việc bố trí thiết bị TCS cho hệ thống xe là điềucần thiết, và ngày nay hệ thống chống trượt quayTCSđang được lắp đặt nhiều hơncho các phương tiện vận tải đặc biệt những phương tiện làm việc trong điều kiệnkhắc nghiệt như vùng băng tuyết, bùn lầy( những vùng mà hệ số bám giữa lốp vàmặt đường rất thấp hay các xe đua công thức một( tăng tốc với số vòng quay lớn)

1.4.1 Cấu tạo chung của hệ thống TCS

Thông thường hệ thống TCS gồm những thành phần cơ bản sau:

Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống TCSTrong đó:

3 Bánh bị động bên trái 4 Bánh bị động bên phải

5.2 mô tơ bước điều khiển dây ga

6,7 Cụm van điều khiển áp suất bầu phanh

8 ECU điều khiển

9.Cảm biến đo tốc độ động cơ

10 Cảm biến đo tốc độ góc của bánh xe

Gb

Mkv

1.4.2 Cơ sở lý thuyết hệ thống chống trượt quay TCS sử dụng hệ thống phanh

Hình 1.12: Sơ đồ lực và mô men tác dụng lên bánh xechủ độngKhi chuyển động, ở bánh xe xuất hiện các lực và mô men sau:

Pb– Lực đẩy từ khung xe truyền đến;

Gb – Tải trọng tác dụng lên bánh xe;

Fb – Phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên bánh xe;

Pf – Lực cản lăn

Mf – Mô men cản lăn;

k k

b

M P

r

=

Lực kéo lớn nhất bị giới hạn bởi khả năng bám giữa bánh xe và mặt đường,được đặc trưng bởi hệ số bám ϕ thông qua mối quan hệ sau:

trượt quay trên đường

Hiện tượng trượt quay có thể giải thích một cách rõ ràng hơn với lý thuyếtbám

Công thức tính độ trượt của bánh xe như sau:

Trong đó: vl là vận tốc lý thuyết của bánh xe

vtlà vận tốc dài của xe (vận tốc thực của xe)

(hình 1.10)

Nhận thấy rằng khi độ trượt trong khoảng 15%-30% thì hệ số bám theo

hướng giảm nhưng vẫn ở giá trị cao Vượt ra ngoài khoảng này các hệ số bám dọc

và bám ngang đều giảm nhanh chóng, như vậy lực bám giữa lốp và đường cũnggiảm Vì vậy khi ta khởi động,tăng tốc, lượng mô men quá lớn được cung cấp tới

bánh chủ động dẫn tới mô men kéo của bánh tăng lên nhanh chóng, trong điều kiện

hệ số bám thấp thì bánh xe bị trượt quay tại chỗ

b, Nguyên tắc điều khiển của TCS

Mục tiêu hệ thống chống trượt quay tác động vào cơ cấu phanh là điều khiển ápsuất dẫn động phanh sao cho moomen tác động lên bánh xe vừa đủ để bánh xe làmviệc trong vùng có mô men bám lớn qua đó giúp xe có thể chuyển động Độ trượt(λ) thay đổi trong phạm vi hẹp quanh giá trị trượt tối ưu (λ0), để tận dụng tối đa khả

đạt giá trị cực đại, đồng thời tính ổn định và tính dẫn hướng của xe là tốt nhất

max max max.

Để điều khiển được giá lực kéo của bánh xe trong vùng tối ưu, ta phải tácđộng lực phanh vào bánh xe để điều khiển tốc độ bánh xe qua đó điều chỉnh được

xác định tốc độ dài của xe, tốc độ dài của bánh xe, hai giá trị này trên thực tế khákhó xác định Vậy để điều khiển TCS, trong đồ án này em lựa chọn phương phápước lượng vận tốc dài của xe Nội dung của phương pháp như sau

Xác định vận tốc dài của xe

Vận tốc dài của phương tiện có thể xác định thông qua vận tốc góc của bánh

xe bị động Ta có các công thức cho bánh sau của xe

Trong đó, ω%, OR, OL và V%0 là góc quay xe, khoảng cách từ trọng tâm của xetới tâm các bánh xe bị động phải, trái, và vận tốc của trọng tâm V% LvàV% R là vận tốccủa các bánh xe bị động trái, phải.

Vận tốc của các bánh bị động trên hệ trụ (x’,y’) theo góc quay α là:

Trung bình cộng của vận tốc 2 bánh xe bị động là:

Coi

Thì ta có

Vậy vận tốc xe (Vx )có thể ước lượng theo vận tốc góc của các bánh bị động.Cùng với tín hiệu của vận tốc góc và bán kính trung bình bánh xe ta xác định được

hệ số trượt λ, dựa vào tín hiệu λ thu được ta sẽ điều khiển cơ cấu phanh theo batrạng thái.Ba trạng thái đó là tăng áp, giữ áp, giảm áp Việc tăng áp, giữ áp, giảm ápnhư thế nào sẽ được trình bày kĩ trong phần thuật toán điều khiển Sau khi áp dụngphương pháp điều khiển ta có thể đạt được độ trượt như hình vẽ

Độ trượt có điều khiển của bánh chủ động

Theo phương pháp điều khiển ta có độ biến thiên áp suất bầu phanh

Đồ thị biến thiên áp suất bầu phanh.

1.5 Hệ thống chống trượt quay TCS : điều chỉnh tải của động cơ

Trong quá trình tăng tốc của xe, động cơ tạo ra một mômen xoắn lớn truyền xuống bánh xe ,nếu lực bán giữa bánh xe và mặt đường nhỏ hơn lực kéo mà động

cơ sinh ra thì bánh xe mất khả năng truyền lực, bánh xe chủ động trượt quay và làm

xe mất ổn định, xe tăng tốc kém…

Trong trường hợp này người lái xe rất khó có thể điều khiển chiếc xe và có thểdẫn tới tai nạn không mong muốn , do đó cần thiết có một hệ thống có khả năng điều chỉnh và kiểm soát lực bám đường giúp lái xe điều khiển xe dễ dàng trong quá trình tăng tốc và khi mặt đường trơn trượt Điều này sẽ khiến việc tăng tốc ổn định,đồng thời tránh những sự cố khi thao tác tăng giảm ga thiếu chính xác của người lái gây nên va chạm, nhất là những đoạn đường giao thông phức tạp

Hệ thống kiểm soát lực bám đường cho xe ôtô có tác dụng giảm momen truyền

từ động cơ tới các bánh xe chủ động nhằm làm giảm momen từ các bánh xe lên mặt đường chống lại sự trượt quay của bánh xe Bằng việc tác động trực tiếp vào động

cơ để giảm mômen của động cơ một cách nhanh chóng nhất nhưng vẫn đảm bảo được khả năng động lực học của ôtô

Hệ thống kiểm soát lực kéo được nghiên cứu và phát triển trong những thập niên 80, 90 , với sự kết hợp của thủy lực và cơ khí và cùng với sự bùng nổ của côngnghệ trong những năm qua hệ thống TCS đã hoàn thiện và điều khiển chính xác và hiệu quả

Hệ thống kiểm soát lực kéo sơ khai.

Đây là ý tưởng của hai nhà sáng chế người Mỹ là Michael H Quinn và Paul

H Quinn

Mô tả hoạt động : Hệ thống kiểm soát lực bám của bánh xe và mặt đường bằngcách sử dụng bột đá cẩm thạch được nằm trong một thùng chứa hình phễu đặt ở gầnbánh xe Hệ thống hoạt động nhờ một solenoid điều khiển nắp 6 đóng mở qua một

công tắc trên vôlăng Trong những điều kiện đường trơn trượt, băng tuyết người lái

xe có thể ấn công tắc kích hoạt hệ thống hoạt động , bột đá sẽ làm thay đổi hệ số bám của đường và qua đó làm tăng lực bám giữa bánh xe và mặt đường

Hệ thống tuy đơn giản nhưng khó có thể ứng dụng vào trong thực tế vì không thể bố trí được thùng đựng bột đá gần với bánh xe, hơn thế phương pháp này mang lại hiệu quả không cao, không điều khiển được lực bám phù hợp với từng bánh xe

và dẫn tới xe mất ổn định

Hệ thống kiểm soát lực kéo : Cơ cấu điều chỉnh dây ga

Phát minh của Takashi Sakai thuộc Trung tâm nghiên cứu và phát triển

Akebono

Hệ thống bao gồm một piston được gắn trong một xylanh , cơ cấu này nằm giữa chân ga và cần của bơm nhiên liệu ( với động cơ diesel ) hay là bướm ga ( đối với động cơ xăng ) Piston có thể dịch chuyển qua lại nhờ việc cấp và xả dầu vào trong xylanh qua van cấp 18 và van xả 21

Khi xảy ra hiện tượng trượt quay , hệ thống sẽ điều khiển van cấp 18 cấp dầu vào trong xylanh để đẩy piston sang phía bên trái, đồng thời trả cần ga của bơm dầulàm cho lượng nhiên liệu vào động cơ giảm xuống Do trong trường hợp xe tăng tốc nên lái xe sẽ nhấn ga, vì vậy sẽ có lực kéo piston sang phía bên phải , lúc này cơ

chế ròng rọc lò xo sẽ làm việc, khi lực bàn đạp ga lớn hơn lực nén của lò xo, lò xo

sẽ bị nén lại, người lái xe sẽ không thể tăng ga trong quá trình trượt quay, lực bám mặt đường được kiểm soát

Khi xe không còn hiện tượng trượt quay, hệ thống điều khiển mở van xả 21, lò

xo 14 trong xylanh kéo piston về vị trí ban đầu và đồng thời đẩy dầu ra khỏi xylanh qua van xả 21 Bướm ga được trả lại về vị trí ban đầu , lái xe có thể điều khiển xe tăng tốc theo ý mình

Trong hình 1thể hiện sơ đồ khối điều khiển hệ thống , với việc lấy tín hiệu từ cảm biến bánh xe sau đó đưa tín hiệu vào bộ xử lý trung tâm Tại đây các tín hiệu gửi từ cảm biến được xử lý và được so sánh với giá trị trượt tới hạn của xe Nhờ đó

mà bộ điều khiển trung tâm có thể biết được mức độ trượt của xe và đưa ra lệnh điều khiển đóng mở các van cấp và xả để điều chỉnh lượng nhiên liệu đi vào động

cơ một cách hợp lý nhất để xe có thể tăng tốc mà không xảy ra hiện tượng trượt quay

Hình 1: Sơ đồ khối điều khiển hệ thống

Hình 2 : Thể hiện đặc tính điều khiển của hệ thống.

Hệ thống kiểm soát lực kéo thông minh

Hầu hết các loại xe ôtô ngày nay đều được trang bị hệ thống phun xăng điện

tử, hoặc phun dầu điện tử, nên việc điều chỉnh, tác động vào động cơ trong quá trìnhxảy ra hiện tượng trượt quay của bánh xe là dễ dàng hơn rất nhiều

Các tín hiệu cảm biến vận tốc , gia tốc từ các bánh xe được gửi về bộ xử lý trung tâm (ECU) vài trăm lần trong mỗi giây ECU sẽ phân tích , xử lý các tín hiệu nhận so sánh với dữ liệu sẵn có , nếu như ECU phát hiện xe đang bị trượt quay thì ngay lập tức nó sẽ điều khiển thời gian phun nhiên liệu để giảm công suất của động

cơ , qua đó làm giảm lực kéo tại các bánh xe chủ động

Ngoài ra đối với các động cơ xăng, ngoài việc tác động vào lượng phun nhiên liệu để giảm công suất người ta còn điều khiển ngắt đánh lửa 1 hoặc 2 máy của động cơ , làm công suất của động cơ giảm một cách nhanh chóng khi xe bị trượt quay

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

2.1 Xác định momen phanh cần thiết trên cơ cấu phanh trước

Hình 2.1 : Sơ đồ các lực tác dụng khi phanh

- hg: Chiều cao trọng tâm ô tô

- Pj: Lực quán tính xuất hiện khi phanh

Momen trên cơ cấu phanh được xác định theo điều kiện đảm bảo bánh xe không bịlết khi phanh

Do trong quá trình phanh trọng lượng xe dồn về phía trước nên ta có:

 λ0 : hệ số kể tới sự biến dạng của lốp Chọn λ = 0.945

7685.9,81.2, 2121 6,38.0,98

1 0,65.0, 438 4970,54 ( )2.3, 4 9,81.2, 2121

PS

2.2 Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh dạng tang trống

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

cơ cấu phanh cầu trước

s

Hình 2.2: Các thông số hình học cơ cấu phanh

N R

T

ρ

O

Hình 2.3: Xác định lực tác dụng lên má phanhPhản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh được phân làm hai thành phần:

hướng vào tâm) Điểm đặt của N được xác định qua hai thông số: δ và ρ(khoảng cách từ tâm O tới điểm đặt lực N

Xét 1 phần tử nhỏ trên má phanh có vị trí được xác định bởi góc β và bị giới hạn bởigóc dβ

Giả thiết má phanh phân bố theo quy luật sin, ta có

dN = qmax.sin(β.b.r1).dβ (b: Bề rộng của má phanh)

2 max

1 2

max max

Giả thiết: dT = µqmax.sin(β.b.r1).dβ

Ta có : dT=µ.dN (với µ là hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống)

Lực R có điểm đặt trùng với N, phương tạo với N góc φvới

T tg

N

ϕ = = µ

, vàkhoảng cách từ tâm O tới phương tác dụng của R là r0

βt1-Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu cuối tấm ma sát

βt2-Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến đầu trên tấm ma sát

βt2 =βt1 + βt0βt0 - Góc ôm của tấm ma sát

Với kết cấu cơ cấu phanh đã chọn, sự tác động của cam lên các guốc phanh vớichuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trênhai guốc có kích thước bằng nhau