Giáo trình lý thuyết Hệ thống phanh ô tô

giáo trình hệ thống phanh ô tô rất hay

Với công dụng nh vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:

- Nó đảm bảo cho ôtô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc

- Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ vànăng suất vận chuyển của xe máy

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy;

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cờng độ lớn trong trờng hợpnguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong những trờng hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàncho hành khách và hàng hóa;

- Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế;

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh;

- Không có hiện tợng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng vàkhi quay vòng;

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điềukiện sử dụng;

- Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, đợc sử dụng thờng xuyên ở tất

cả mọi chế độ chuyển động, thờng đọc điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi làphanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng để phanh ôtô máy kéo trong trờng hợp phanh chính

hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ cho ôtô máy kéo đứng

yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thờng đợc điềukhiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: Trên các ôtô máy kéo tải trọng lớn (nh: xe tải, trọng

l-ợng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách - lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồinúi, thờng xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanhthứ t là phanh chậm dần, dùng để:

- Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ôtô máy kéo không tăng quá giới hạncho phép khi xuống dốc;

- Để giảm dần tốc độ của ôtô máy kéo trớc khi dừng hẳn

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năngcủa nhau Nhng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độclập

Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn đợc phân thànhcác dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làmviệc bình thờng

Để có hiệu quả phanh cao:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng đợc toàn

bộ trọng lợng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải

tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đờng tác dụng lên chúng

- Trong trờng hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn độngkhí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lợngtoàn bộ lớn

Để đánh giá hiệu quả phanh ngời ta sử dụng hai chỉ tiêu chính, là: gia tốc chậm dần và quãng đờng phanh Ngoài ra cũng có thể dùng các chỉ tiêu khác, nh: Lực phanh hay thời gian phanh.

Giá trị yêu cầu của các chỉ tiêu này có thể tham khảo trong bảng 1-1, 1-2 và1-3

Cần chú ý rằng: các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từngquốc gia hay từng hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố, nh : nguồn gốc

và chủng loại các ôtô đang lu hành, điều kiện đờng xá , trình độ tổ chức kiểm tra

kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra v.v

Bảng 1-1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép ôtô lu hành trên đờng - Do Bộ GTVT Việt Nam quy định năm 1995.

Quãng ờng phanh

2 Ôtô vận tải trọng lợng toàn bộ ≤ 8 tấn

và ôtô khách có chiều dài toàn bộ ≤

7,5 m

3 Ôtô vận tải hoặc đoàn ôtô có trọng l-ợng toàn bộ > 8 tấn và ôtô khách có

Tiêu chuẩn trình bày ở bảng trên đợc cho ứng với chế độ thử:

- Ôtô không tải, chạy trên đờng nhựa khô, nằm ngang

- Vận tốc bắt đầu phanh là 30 Km/h (8,33 m/s)

Do yêu cầu về tốc độ của ôtô ngày càng tăng, cho nên có xu hớng tăng vậntốc thử phanh để cho phép ôtô lu hành trên đờng Tuy vậy thử phanh ở tốc độcao là rất nguy hiểm, nhất là khi điều kiện cha cho phép có những bãi thửchuyên dùng Vì thế ở nớc ta hiện nay vẫn đang áp dụng tốc độ thử hạn chế

là 30 Km/h

Số liệu cho ở bảng trên chỉ sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm mục

đích cho phép ôtô lu hành trên đờng để đảm bảo an toàn chuyển động Đốivới các các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế chế tạo thì cần áp dụng các tiêuchuẩn nghiêm ngặt hơn

Bảng 1-2: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

(Tiêu chuẩn của Liên Xô).

Stt Chủng loại ôtô

Tốc độ trớc khi phanh

V 0,Km/h

Lực tác dụng lên bàn

đạp P bđ,

N (≤)

Dạng thử Quãng đờng

phanh

S p, m (≤)

Gia tốc chậm dần ổn

43,254,057,5

7,05,45,0

2 Ôtô buys > 8 chỗngồi và trọng lợng

0III

25,832,334,3

7,05,34,9

3 Ôtô buys với trọng l-ợng toàn bộ > 5 tấn 60 700 0I

II

32,140,142,7

6,04,54,1

4 Ôtô tải, trọng lợngtoàn bộ < 3,5 tấn 70 700 0I

II

44,856,059,6

5,54,13,8

5 Ôtô tải, trọng lợngtoàn bộ từ 3,5 tấn

0III

25,031,333,3

5,54,03,7

6 Ôtô tải, trọng lợngtoàn bộ > 12 tấn 40 700 0I

II

17,221,522,9

5,54,03,6

7 Đoàn ôtô với trọng l-ợng toàn bộ từ 3,5

0III

26,533,135,2

5,54,03,7

8 Đoàn ôtô với trọng

l-ợng toàn bộ > 12 tấn 40 700 0I

II

18,423,024,5

5,53,93,6

Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu đợc cho tơng ứng với badạng thử khác nhau, là:

Bảng 1-3: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ

(Tiêu chuẩn của Liên Xô).

Stt Chủng loại ôtô

Tốc độ trớc khi phanh

V 0,Km/h

Lực tác dụng lên

bộ phận

điều khiển

N (≤)

Quãng ờng phanh

đ-S p, m (≤)

Gia tốc chậm dần

- Thử “ 0 ” : Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu

phanh còn nguội và thờng tiến hành cho hai trờng hợp: động cơ đợc tách vàkhông tách khỏi hệ thống truyền lực

- Thử “ I ” : Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu

phanh đã làm việc nóng lên Đạng thử này bao gồm hai giai đoạn:

- Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên

- Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh

- Thử “ II ” : Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi ôtô máy kéo

chuyển động xuống các dốc dài

Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực hiện chứcnăng của nó, gia tốc chậm dần lớn nhất cần phải đạt 3 m/s2 đối với ôtô khách và2,8 m/s2 đối với ôtô tải

Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh đợc đánh giá bằng tổng lựcphanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó có thể tạo ra Khi thử (theo cả 2 chiều:

đầu xe hớng xuống dốc và ngợc lại - quay lên dốc) phanh dừng cần phải giữ đợc

ôtô máy kéo chở đầy tải và động cơ tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trênmặt dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%.

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ôtô máy kéo, khi chuyển

động xuống các dốc dài 6 Km, độ dốc 7%, tốc độ không vợt quá 30±2 Km/h(8,33±0,6 m/s), mà không cần sử dụng các hệ thống phanh khác Khi phanh bằngphanh này, gia tốc chậm dần của ôtô máy kéo thờng đạt khoảng 0,6ữ2,0 m/s2

Để quá trình phanh đợc êm dịu và để ngời lái cảm giác, điều khiển đợc

đúng cờng độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ

thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ởbánh xe Đồng thời không có hiện tợng tự xiết khi phanh

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh, sự phân

bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiệnchính sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.Sai lệch cho phép không đợc vợt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tợng khóa cứng, trợt các bánh xe khi phanh Vì: Cácbánh xe trớc trợt sẽ làm ôtô máy kéo bị trợt ngang; Các bánh xe sau trợt có thểlàm ôtô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra, các bánh xe bị trợtcòn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ôtô máy kéo hiện đại ngời ta sử dụng các

bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (AntilockBraking System - ABS)

Hình 1.1 Sự thay đổi hệ số bám dọc

ϕx và hệ số bám ngang ϕy theo độ tr ợt

t ơng đối λ của bánh xe (λ đ ợc tính theo công thức:

Hình 1.3 Các tr ờng hợp bánh xe bị tr ợt ngang khi phanh.

a- Cầu sau bị tr ợt; b- Cầu tr ớc bị tr ợt; c- Quá trình giảm tr ợt

Hình 1.4 Sơ đồ tr ợt ngang ôtô khi các bánh sau bị hãm cứng trên mặt

Hình 1.2 Sơ đồ lực tác dụng ở vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đ ờng và

quan hệ giữa các hệ số bám dọc và ngang

ϕx=X/Z

ϕy=Y/Z

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện đợc đánh giá bằng lực lớn

nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình t ơng ứngcủa chúng Giá trị quy định của những chỉ tiêu này cho trong bảng 1-4

Bảng 1- 4: Giá trị tối đa cho phép của lực tác dụng lên bàn đạp hay

đòn điều khiển và hành trình tơng ứng của chúng đối với hệ thống phanh ôtô (Tiêu chuẩn của Liên Xô).

Phơng pháp

điều khiển Hệ thống phanh Chủng loại ôtô P (N) bđmax (mm) S bđmax

Bằng bàn đạp Làm việc, dự trữ

và phanh dừng - Du lịch- Vận tải và khách 500700 150180Bằng tay đòn Dự trữ và dừng - Du lịch

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính.

a- Phanh trống-Guốc; b- Phanh đĩa; c- Phanh dải

1.2 Kết cấu hệ thống phanh chính

Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kếtcấu chính sau:

- Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản Trong quá trình phanh động

năng của ôtô máy kéo đợc biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ramôi trờng

- Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh.

1.2.1 Cơ cấu phanh

Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơcấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấuép

Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác, nh: Bộ phận điềuchỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủylực

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - Guốc, Đĩa hay Dải.Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt

1.2.1.1 Loại trống - guốc:

a Thành phần cấu tạo:

Đây là loại cơ cấu phanh đợc sử dụng phổ biến nhất Cấu tạo gồm:

- Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe

- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu Là nơi lắp đặt và

định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do ngời lái điều khiển thông qua dẫn động,

sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh,tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực)

b Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 1.6) Các sơ

đồ này khác nhau ở:

- Dạng và số lợng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của các guốc phanh

- Đặc điểm tác dụng tơng hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép

Và do vậy, khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Hình 1.6 Các sơ đồ phanh trống guốc.

Hình 1.7 Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ

lực tác dụng:

a- ép bằng cam; b- ép bằng xi lanh thủy lực; c-

Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai

xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do

Hình 1.8 Các cơ cấu

phanh guốc tự c ờng hóa

Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, đợc sử dụng thông dụng nhất

là các sơ đồ trên hình 1.7a và 1.7b Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự

do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép Sau đó là

đến các sơ đồ trên hình 1.7c và 1.7d

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, ngời

ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặc trng cho chất lợng của cơ cấu phanh, là: tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.

- Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mô menphanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển

động của ôtô máy kéo

- Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực

từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lêncụm ổ trục của bánh xe

- Hệ số hiệu quả là một đại lợng bằng tỷ số giữa mô men phanh tạo ra vàtích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh.(hay còn gọi một cách quy -

ớc là mô men của lực dẫn động)

Sơ đồ lực tác dụng lên các guốc phanh trên hình 1.7 là sơ đồ biểu diễn đã

đợc đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:

- Các má phanh bố trí đối xứng với đờng kính ngang của cơ cấu

- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữavòng cung của má phanh trên bán kính rt

Từ sơ đồ ta thấy rằng:

- Lực ma sát tác dụng lên các guốc trớc (tính theo chiều chuyển động củaxe) có xu hớng phụ thêm với lực dẫn động, ép guốc phanh vào trống phanh, nêncác guốc này đợc gọi là guốc tự siết

- Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hớng làm giảm lực ép, nên cácguốc này đợc gọi là guốc tự tách Hiện tọng tự siết và tự tách là một đặc điểm đặctrng của các cơ cấu phanh guốc

Sơ đồ trên hình 1.7a có cơ cấu ép cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độdịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau, và bởi vậy - áp lực tác dụng lêncác guốc và mô men phanh do chúng tạo ra có giá trị nh nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 =Mp

Do hiện tợng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1 < P2 Đây là cơ cấu phanh vừathuận nghịch vừa cân bằng Nó thờng đợc sử dụng với dẫn động khí nén nênthích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn

Sơ đồ trên hình 1.7b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động hai guốcbằng nhau: P1 = P2 = P Tuy vậy do hiện tợng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 >

Mp2 Cũng do N1 > N2 , nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trớc lớn hơncủa guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều Để khắc phục hiện tợng đó, ởmột số kết cấu đôi khi ngời ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng

xi lanh ép có dờng kính làm việc hai phía khác nhau: phía guốc tự siết - đờngkính xi lanh nhỏ hơn

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhng không cânbằng Nó thờng đợc sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc ở các bánh saucủa ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ 1.2a:

Khq = ΣMp/(P1 + P2).rt = 100%, thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùngcơ cấu ép thủy lực (1.7b) sẽ là 116% ữ 122%, khi có cùng các kích thớc chính và

hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh f = 0,30 ữ 0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, ngời ta dùng cơ cấu phanhvới hai xi lanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định

bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (H1.7c) Hiệuquả phanh trong trờng hợp này có thể tăng đợc 1,6 ữ 1,8 lần so với cách bố tríbình thờng Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấukhông có tính thuận nghịch

Cơ cấu loại này dùng kết hợp với cơ cấu kiểu bình thờng đặt ở các bánhsau, cho phép dễ dàng nhận đợc quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps

trong khi nhiều chi tiết của các phanh trớc và sau có cùng kích thớc Vì thế nó ờng đợc sử dụng ở cầu trớc các ôtô du lịch và tải nhỏ, nh: GAZ-66, UAZ-452,MATXCƠVICH, GAZ-24 (VONGA),

th-Để nhận đợc hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, ngời tadùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi nh trên hình 1.7d Các guốcphanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định Cơ cấu épgồm hai xi lanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dới của các guốcphanh Với kết cấu nh vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanhquay theo chiều nào Tuy nhiên nó có nhợc điểm là kết cấu phức tạp

Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, ngời ta còn dùng các cơ cấu phanh

tự cờng hóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực masát giữa một má phanh và trống phanh để cờng hóa - tăng lực ép, tăng hiệu quảphanh cho má kia Ví dụ kết cấu nh trên hình 1.8 hay các sơ đồ VI đến IX trênhình 1.6

Các cơ cấu phanh tự cờng hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số hiệuquả có thể đạt 360% so với cơ cấu phanh bình thờng dùng cam ép Nhng mô menphanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êmnên ít đợc sử dụng Xu hớng hiện nay là: sử dụng cơ cấu phanh loại bình thờngvới các guốc có điểm quay cố định, cùng phía Trờng hợp cần thiết thì dùng thêmcác bộ trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh

Để đánh giá mực độ tự cờng hóa, ngời ta sử dụng hệ số tự cờng hóa: Kc=

ΣN/ΣNo

ở đây: ΣN và ΣNo - tơng ứng là tổng các lực pháp tuyến tác dụng lên máphanh khi trống phanh quay và khi trống phanh đứng yên

Cơ cấu phanh với cơ cấu ép bằng cam hay chêm và các guốc một bậc tự

do không có tính chất tự cờng hóa (nên Kc = 1) Cơ cấu phanh với sơ đồ I và IItrên H1.6 có mức tự cờng hóa nhỏ (Kc = 1,2 ữ 1,4) Các sơ đồ III, X, XI có mức tựcờng hóa trung bình (Kc = 1,8 ữ 2,2) Các sơ đồ VI đến IX với các guốc tự cờnghóa có hệ số tự cờng hóa cao (Kc = 4,0 ữ 4,5)

c Kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

- Trống phanh: là một chi tiết cần phải có độ cứng vững cao, chịu mài mòn vànhiệt dung lớn, nên đối với các ôtô tải và khách tải trọng trung bình và lớn, trốngphanh thờng đợc đúc bằng gang xám hay gang hợp kim với các nguyên tố, nh:Niken, Môlípđen, Đồng và Titan (Hình 1.9a) Mặt ngoài các trống đúc thờng đợclàm các gân dày để tăng độ cứng và tăng diện tích tản nhiệt

Hình 1.9 Các

loại trống phanh.a- Đúc liền; b và c- Ghép; 1- Đĩa thép; 2- Vành gang

a)

Hình 1.10 Kết cấu guốc phanh : a- Guốc đúc : 1- Đinh tán; 2- Má

phanh; 3- X ơng guốc; 4- Gân tăng cứng; 5- Đầu tỳ ; b- Phanh tr ớc

ZIL-130 : 1- Cam ép; 2- Giá lắp cam; 3- Bánh vít; 4- Trục vít; 5- Đòn điều chỉnh; 6- Cần đẩy; 7- Bầu phanh; 8- Trống phanh; 9- Guốc; 10- Gối lắp chốt; 11- Vòng chặn; 12- Chốt lệch tâm; 13- Tấm nối; 14- Đĩa tỳ; 15-

Lò xo c- Phanh GAZ-53A : 1- Bạc lệch tâm; 2,10- Guốc; 3- Vòng kẹp; 4- Mâm phanh; 5- Lò xo; 6- Cam điều chỉnh; 7- Màn ngăn nhiệt; 8- Xi lanh; 9- Lò xo trả; 10- X ơng guốc; 11- Chốt quay.

Đối với các ôtô cỡ nhỏ, để giảm lợng kim loại chế tạo, ngời ta thờng sử dụngtrống phanh kết cấu ghép (Hình 1.9b), gồm mặt bích 1 đợc dập từ thép lá và vànhtrụ 2 bằng gang đúc.

Đối với ôtô du lịch còn sử dụng phổ biến loại trống đúc bằng hợp kim nhômhay dập từ thép lá, phía trong lót một vòng bằng gang (Hình 1.9c) Các mối ghépgiữa mặt bích với vành gang, giữa trống ngoài và vòng lót đợc thực hiện ngaytrong quá trình đúc

Các trống phanh đợc định tâm với moay ơ khi lắp ghép theo bề mặt hình trụ

có dờng kính dđt Bề mặt làm việc (trụ trong) của trống phanh, sau khi gia côngcơ đợc lắp với moay ơ và cân bằng động Độ mất cân bằng cho phép đối với ôtô

du lịch là 15 ữ 20 N.Cm, đối với ôtô tải và khách - 30 ữ 40 N.Cm

- Guốc phanh: Có thể đợc chế tạo bằng phơng pháp đúc hay hàn dập.Guốc phanh của các ôtô tải trọng lớn thờng đợc đúc bằng gang xám hayhợp kim nhôm Guốc phanh của ôtô du lịch và các ôtô tải trọng nhỏ đợc dập từngphần bằng thép rồi hàn nối lại

Các guốc loại hàn - dập có khối lợng nhỏ, tính công nghệ cao, ngoài racòn có độ đàn hồi lớn, tạo điều kiện làm đồng đều áp suất trên bề mặt các máphanh Vì thế chúng đợc sử dụng khá phổ biến

Trên hình 1.10 là kết cấu một số loại guốc phanh của ôtô Mặt ngoài củaguốc có gắn vành ma sát - còn gọi là má phanh Má phanh thờng đợc gắn lênguốc phanh bằng đinh tán Một số trờng hợp má phanh có thể đợc gắn lên guốcphanh bằng phơng pháp dán

Guốc thờng có một hoặc hai gân tăng cứng, một đầu đợc nối bản lề vớimâm phanh nhờ các chốt quay, đầu kia tỳ vào cơ cấu ép qua chốt tỳ hay tấm thépchịu mài mòn

Đinh tán đợc chế tạo bằng vật liệu mềm, nh: đồng đỏ, đồng thau haynhôm

Vành ma sát đợc chế tạo bằng phơng pháp ép định hình hỗn hợp sợi átbétcùng với các chất phụ gia, nh: ôxýt kẽm, minium sắt và các chất kết dính nh: cao

su, dầu thực vật, dầu khoáng hay nhựa tổng hợp

Các chốt quay thờng chế tạo bằng thép 45 tôi cao tần

- Mâm phanh: Là một chi tiết có dạng đĩa, đợc dập từ thép lá hay đúcbằng gang và bắt chặt với dầm cầu nhờ bu lông

Đây là một chi tiết đơn giản nhng quan trọng vì nó là nơi lắp đặt và định vị tấtcả các chi tiết khác của cơ cấu phanh Kết cấu của mâm phanh xem trên các hình1.10, 1.11, 1.12 và 1.13

H×nh 1.11 C¬ cÊu phanh lo¹i thuû lùc 1 c¬ cÊu Ðp.

1- Bu l«ng l¾p xi lanh b¸nh xe; 2- §ai èc h·m; 3- m©m phanh; 4- Xi janh b¸nh xe; 5- Lß xo tr¶; 6- §Çu nèi c¸p; 7- §ai èc; 8- CÇn phanh dõng; 9-

Bu l«ng; 10- M¸ phanh sau; 11- DÉn h íng c¸p; 12- Lß xo; 13- CÇn ®iÒu chØnh; 14- §ai èc ®iÒu chØnh; 15- Lß xo tr¶; 16- Bu l«ng ®iÒu chØnh; 17-

X ¬ng guèc tr íc; 18- M¸ phanh tr íc

1

56

9

1011

12

13

1415

1617

18

H×nh 1.12 C¬ cÊu phanh lo¹i thuû lùc 2 c¬ cÊu Ðp.

1- M©m phanh; 2- Bu l«ng nèi èng; 3- Xi lanh b¸nh xe; 4- Guèc phanh; 5- TÊm dÉn h íng; 6- Chèt; 7- Lß xo; 8- §ßn chªm; 9- CÇn ®Èy; 10- M¸ phanh

910

11

Hình 1.13 Lắp nối cơ cấu phanh với dầm cầu.

1- Thanh đẩy; 2- Bầu phanh; 3- Mâm phanh; 4- Chốt quay; 5- Chitiết định vị; 6- Guốc phanh; 7- Lò xo trả; 8- Con lăn; 9- Cam ép;10- Cơ cấu điều chỉnh; 11- Vít điều chỉnh

- Cơ cấu ép: Có ba loại tùy thuộc kiểu dẫn động là: xi lanh thủy lực, cam

và chêm ép (hình 1.14)

Cơ cấu ép bằng xi lanh thủy lực (hình 1.15), còn gọi là xi lanh con hay xilanh bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xi lanh đợc chế tạo bằnggang xám, bề mặt làm việc đợc mài bóng Piston chế tạo bằng hợp kim nhôm,phía ngoài có ép các chốt thép làm chỗ tỳ cho guốc phanh Xi lanh đợc làm kínbằng các vòng hay nút cao su

Hình 1.15 Kết cấu xi lanh

bánh xe và guốc phanha- 2 Piston; b- 1 Pistonc- Bộ phận xả khí và nối ống

d và e - Định vị guốc phanh theo chiều trục

1- Vòng (nút) làm kín; 2- Lò xo; 3- Thân xi lanh; 4- Chốt tỳ; 5- Nắp che; 6- Vít xả khí; 7- Đầu nối ống

Hình 1.14 Các loại cơ cấu ép

của cơ cấu phanh trống guốc

a- Cam ép; b- Xi lanh thủy lực;c- Chêm ép

Cơ cấu ép bằng cam (hình 1.14a) cũng có kết cấu đơn giản, làm việc tin cậynhng hiệu suất dẫn động cam thấp (ηc = 0,6 ữ 0,8) Để tăng hiệu suất, ở các đầu

tỳ của guốc ngời ta lắp con lăn bằng thép 45 tôi cao tần để giảm ma sát và màimòn Cam đợc chế tạo bằng thép 45 liền một khối với trục quay và sau khi giacông cơ đợc tôi cao tần Profin cam đợc làm theo dạng thân khai hay xoắn ốc

ácximét để tổng lực tác dụng từ phía cam lên guốc không phụ thuộc vào góc đặtcam, mặc dù góc này bị thay đổi trong quá trình mài mòn má phanh

Cơ cấu ép dạng chêm (hình 1.14b và 1.17) có kết cấu phức tạp và giáthành cao hơn loại cam Tuy vậy nó có một lạot các u điểm, là: nhỏ gọn hơn, hiệusuất cao hơn, thời gian chậm tác dụng bé hơn

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và máphanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng: 0,2 ữ 0,4 mm để cho

Hình 1.17 Sơ đồ làm việc của chêm ép.

a- Vị trí ban đầu; b- Trụ tr ợt bắt đầu dịch chuyểnc- Vị trí làm việc (phanh); d- Sơ đồ tính toán

Hình 1.16 Profin cam ép của phanh ô tô ZIL-130.

a- Phanh tr ớc; b- Phanh sau

phanh nhả đợc hoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn,làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lợng chất lỏng làm việc cần thiết hay l-ợng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh những hậuquả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.

Có hai phơng pháp điều chỉnh: Bình thờng bằng tay và tự động

Điều chỉnh bình thờng là dùng dụng cụ tác động lên cơ cấu điều chỉnh đểthay đổi vị trí tơng đối giữa má phanh và trống phanh, nhờ đó thay đổi đợc khe

hở giữa chúng Các cơ cấu điều chỉnh loại này có một số dạng kết cấu khác nhauphụ thuộc vào loại dẫn động

+ Đối với dẫn động thủy lực (hình 1.19 và 1.20):

- Dùng cam lệch tâm dạng quả đào để điều chỉnh khe hở trên (hình 1.19);

- Dùng chốt với bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở dới (hình 1.20d);

- Dùng mối ghép ren vít thay đổi chiều dài thanh nối giữa các guốc phanh(hình 1.20c,f)

Phụ thuộc vào nguyên lý làm việc, các bộ phận điều chỉnh tự động khe hở

có thể chia làm hai loại:

+ Loại I: Bộ phận điều chỉnh chỉ làm việc khi áp suất trong buồng phanhhay trong các xi lanh bánh xe đạt giá trị max, tức là khi phanh ngặt Hành trình

điều chỉnh phụ thuộc vào hành trình toàn bộ của cơ cấu ép khi phanh, bao gồmcả hành trình tăng lên do biến dạng đàn hồi của các chi tiết bị ép

+ Loại II: Bộ phận điều chỉnh làm việc với các áp suất khác nhau, tức làcả khi phanh ngặt và khi phanh với cờng độ nhỏ Hành trình điều chỉnh chỉ phụthuộc vào khe hở tự do giữa má phanh và trống phanh mà không phụ thuộc vàobiến dạng đàn hồi của các chi tiết

Các bộ điều chỉnh loại I có nhiều dạng kết cấu khác nhau, nh: ma sát, cóc,răng và chêm (hình 1.21)

Kết cấu trên hình 1.21a dùng trên xe VAZ-2103 ống lót 2 của bộ điềuchỉnh đợc đặt trong lỗ làm trên gân guốc phanh 4 với khe hở lớn hơn chiều dàymá phanh Chốt 1 đợc lắp chặt trên mâm phanh, một đầu nằm trong lỗ của ống

Hình 1.18 Thao tác điều chỉnh khe hở trên.

1- Vít điều chỉnh; 2- Trống phanh; 3- Má phanh; 4- Guốc phanh; 5- Th ớc đo

Hình 1.20 Các sơ đồ điều chỉnh khe hở guốc phanh.

Hình 1.19 Điều chỉnh khe hở trên bằng cam quả đào.

23- Cam quả đào; 24- Lò xo; 25- Vít điều chỉnh

lót 2 với khe hở δ tơng ứng với khe hở qui định giữa má phanh và trốngphanh Các vòng ma sát 3 đợc ép chặt vào gân guốc phanh nhờ lò xo, tạo nên lực

ma sát lớn hơn lực của lò xo trả qui dẫn về tâm của bộ điều chỉnh

Kết cấu trên hình 1.21b đợc dùng trên xe GAZ-24 (VONGA) Trong rãnhcủa piston 6 đợc đặt một vòng đàn hồi 5, luôn luôn ép chặt vào mặt trong của xilanh 7 Nhờ lực ma sát tạo nên có gía trị lớn hơn lực của lò xo trả qui dẫn về trục

xi lanh, nó luôn luôn định vị piston ở vị trí tơng ứng với khe hở qui định δ giữatrống phanh và má phanh khi nhả phanh

Kết cấu trên hình 1.21c là kết cấu loại cóc, dùng với dẫn động kiểu chêm

ép Trên mặt ngoài của ống lót 10 đợc làm các răng dạng xoắn ốc Bên trong nó là

lỗ ren nối với đầu tỳ 9 của guốc phanh Có 8, đầu có dạng phù hợp, tỳ vào răngxoắn trên ống lót 10 Khi phanh, nếu hành trình của trụ trợt 11 lớn hơn bớc chiềutrục của răng cóc, thì cóc 8 sẽ trợt đi một răng sang rãnh khác Khi nhả phanh,ống lót và trụ trợt trở về vị trí ban đầu Do tác dụng của cóc, ống lót xoay đi mộtgóc nào đó và qua mối ghép ren đẩy đầu tỳ 9 ra một lợng tơng ứng, làm giảm khe

hở giữa má phanh và trống phanh

Kết cấu trên hình 1.21d là kết cấu kiểu răng kẹp Tai 16 của nó đợc bắt cố

định Cốc 12 có những vấu đàn hồi kẹp chặt vào những rãnh vòng trên phần răngcủa ống 13 Tai 17 liền với bạc 15 đợc nối với guốc phanh Bạc 15 liên kết ren vớiống 13 Chốt 14 luôn luôn đợc đẩy sang tận cùng bên trái nhờ lò xo Giữa chốt 14nối với tai 16 và phần còn lại của cơ cấu có thể dịch chuyển tơng đối một khoảng

tự do là δ tơng ứng với khe hở quy định giữa guốc phanh và trống phanh Khi máphanh bị mòn, hành trình của guốc khi phanh tăng lên, các vấu đàn hồi của cốc

12 sẽ trợt đi một rãnh trên phần răng của ống 13, bù lại phần khe hở tăng lên và

đẩy tai 17 ra gần trống phanh hơn Khi nhả phanh, lực của lò xo trả không đủ sứcthắng lực đàn hồi của vấu kẹp, nên guốc phanh đợc giữ lại ở gần trống phanh hơn

và khe hở quy định giữa chúng đợc phục hồi

Kết cấu trên hình 1.21e là kết cấu loại chêm thủy lực, đợc dùng trên các

ôtô ben họ MAZ ở vị trí nhả phanh, lò xo 18 kéo các đầu trên của guốc tỳ vào ụ

tỳ 20, lò xo 19 kéo các đầu dới lại - tạo nên trong xi lanh 21 và khoang trái của xilanh 22 một áp suất xác định p1 = 0,3 MN/m2

Khi má phanh bị mòn thì dịch chuyển cần thiết của các guốc khi đạpphanh sẽ tăng lên, đòi hỏi tăng lợng chất lỏng đi đến các xi lanh ép Do đó khinhả phanh, piston của xi lanh điều chỉnh 22 chuyển động ngợc lại, thì qua các lỗtrên nó, dầu từ khoang bên phải sẽ ép cong mép của phớt cao su xuống để đi sangkhoang bên trái, bù cho lợng dầu cần tăng lên Khi piston của xi lanh điều chỉnhdừng ở vị trí cân bằng, lợng dầu nói trên không thể trở về xi lanh chính đợc vìphớt chỉ cho dầu di qua theo một chiều Nhờ đó các guốc phanh đợc đẩy ra gầntrống phanh hơn, phục hồi lại khe hở quy định

Qua phân tích sự làm việc của các bộ điều chỉnh loại I, ta thấy rằng: các

bộ điều chỉnh loại này có kết cấu tơng đối đơn giản Tuy vậy chúng chỉ thích hợpvới các cơ cấu phanh có đặc tính làm việc ổn định cao, có quan hệ giữa dịchchuyển của guốc và áp suất tác dụng trong cơ cấu ép không đổi Khi trống phanh,guốc phanh và các chi tiết khác có độ cứng vững thấp, các bộ điều chỉnh loại Ikhông thể đảm bảo điều chỉnh chính xác Trong trờng hợp nh thế cần phải sửdụng các bộ điều chỉnh phức tạp hơn, đó là các bộ điều chỉnh loại II, kết cấu điểnhình của chúng thể hiện trên hình 1.22và 1.23

Hình 1.21 Các loại cơ cấu điều

chỉnh tự động khe hở loại 1

Hình 1.23 Các cơ cấu điều chỉnh khe hở tự

động loại 2 dùng cho dẫn động thủy lực

Hình 1.22 Các cơ cấu điều chỉnh khe hở tự

động loại 2 dùng cho dẫn động kiểu cam ép

Kết cấu trên hình 1.22 là của hãng SAB Thụy Điển Bộ điều chỉnhnày điều chỉnh khe hở theo hành trình tự do của guốc phanh Phần hành trình t-

ơng ứng với biến dạng đàn hồi của các chi tiét không ảnh hởng gì đến sự làm việccủa bộ điều chỉnh

Khi phanh, lúc guốc phanh dịch chuyển hết hành trình tự do quy địnhứng với khe hở δ trên hình vẽ, thì đầu móc phía dới của thanh răng 4 (hình1.22a)

sẽ tỳ vào rãnh cắt trong đĩa điều khiển 5 Đĩa 5 cùng với đòn 6 đợc lắp cố địnhtrên khung xe Nếu guốc tiếp tục dịch chuyển quá hành trình quy định do khe hởgiữa trống và guốc tăng lên, thì qua bánh răng 8 nó làm quay vành côn ngoài củakhớp một chiều 1 theo hớng quay tự do ở phần hành trình ứng với biến dạng đànhồi của các chi tiết, tức là khi guốc phanh đã ép sát trống phanh, trục vít 2 dới tácdụng của áp lực sẽ dịch chuyển dọc trục, ép các lò xo đĩa 7 lại, tách khớp côn 1

ra, không cho vành côn ngoài tiếp xúc với phần côn trong làm trên trục vít 2

Khi nhả phanh (hình.1.22b), sau khi guốc đã lùi lại hết hành trình ứng vớibiến dạng đàn hồi, thì dới tác dụng của các lò xo 7, khớp 1 lại đóng lại Trongthời gian dịch chuyển tiếp theo về vị trí ban đầu (ứng với đoạn hành trình tự do v-

ợt quá quy định) thanh răng 4 sẽ làm quay trục vít 2 thông qua khớp 1 Trục vít 2khi quay, lại làm quay bánh vít 3 và cùng với nó là trục của cam ép, đa khe hởgiữa má phanh và trống phanh về giá trị quy định

Trên hình 1.23 là bộ điều chỉnh dùng cho dẫn động thủy lực Bộ điềuchỉnh này đợc đặt ngay trong xi lanh bánh xe Trong xi lanh 2 của bộ điều chỉnhlắp cố định piston 3, trong piston 3 lắp một piston phụ 5 cùng với van 4 Khi đạpphanh, chất lỏng có áp đi vào khoang A của xi lanh, ép piston 5 cùng van 4 dịchchuyển sang trái, tỳ vào vành chặn 7 Khi áp suất trong xi lanh 2 vừa đạt đến giátrị quy định: (0,10 ữ 0,15) pmax, thì lò xo 6 bị ép lại và van 4 mở ra cho dầu đi từkhoang A sang khoang B, đẩy piston làm việc 1 và qua cốc 8 ép guốc phanh tỳsát vào trống phanh

Khi nhả phanh, van 4 vẫn mở cho đến khi áp lực tác dụng lên van (bằng

áp suất chất lỏng trong các khoang A và B nhân với diện tích tiết diện ngang củacần 9) giảm xuống nhỏ hơn lực của lò xo 6 nó mới đóng lại Trong thời gian van 4

mở, chất lỏng tự do đi ngợc từ khoang B qua khoang A rồi trở về dẫn động để nhảphanh, còn piston 1 - dịch chuyển sang phải Khi áp suất trong dẫn động giảm

đến giá trị quy định (0,10 ữ 0,15) pmax van 4 đóng lại, piston 1 và 5 tiếp tục dịchchuyển sang phải về vị trí ban đầu Guốc phanh tách khỏi trống phanh với khe hởcần thiết Theo mức độ mài mòn má phanh, piston 1 (ở vị trí nhả phanh) sẽ dịchdần sang trái ra xa piston 3, do một phần chất lỏng bị van 4 giữ lại trong khoang

B Do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh luôn đợc giữ đúng quy định

Hình 1.24 Cơ cấu phanh

ôtô URAL-375

1- Guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Cam diều chỉnh khe hở; 4- Chốt quay lệch tâm

5- Mâm phanh;

6- Guốc;

7- Chốt quay;

8- Bạc lệch tâm;9- Định vị guốc;10- Dẫn động phanhdừng

b 1.2.1.2 Loại đĩa:

Cơ cấu phanh loại đĩa thờng đợc sử dụng trên ôtô du lịch (chủ yếu ở các bánhtrớc) và máy kéo Gần đây loại phanh này bắt đầu đợc sử dụng trên một số ôtôvận tải và chở khách

Phanh đĩa có các loại: kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay, vòng

a Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Trên hình 1.27 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạocủa cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó

đặt các xi lanh thủy lực 2 Các má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh.Khi đạp phanh, các piston của xi lanh thủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các máphanh 3 tỳ sát vào đĩa phanh 4, phanh bánh xe lại

Có hai phơng án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phơng

án lắp cố định (H1.27 và H.1.31a) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lựcdẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấuphanh cao hơn

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời(H1.29) hay liền với xi lanh bánh xe (H1.30 và H.1.31b,c) và trợt trên các chốtdẫn hớng cố định (chốt 3 hình 1.30 và chốt 2 hình 1.31b) Kết cấu nh vậy có độcứng vững thấp Khi các chốt dẫn hớng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các máphanh mòn không đều, hiệu qủa phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ cómột xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầuphanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm đợc 30 ữ 50 oC Ngoài ra nó còncho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm đợc cánh tay đòn tácdụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của các bánh xe dẫn hớng

Vị trí bố trí má kẹp đối với đờng kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hởng nhiều

đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó Trên hình 1.14b làhai phơng án bố trí má kẹp Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcosθ ; RG2 = Z - 2fNcosθ Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp ởphía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm đợc tải trọng thẳng

đứng tác dụng lên ổ trục

Trên hình 1.33 là sơ đồ nguyên lý và kết cấu của cơ cấu phanh đĩa loại vỏquay Cơ cấu phanh gồm 2 phần 8 và 9 nối cứng và quay cùng moay ơ bánh xe.Các đĩa phanh 11 và 12 lắp cố định, trên gắn các tấm ma sát, có rãnh nghiêngchứa các viên bi 10 và đợc dẫn động quay nhờ xi lanh thủy lực 2 Khi tác dụnglên bàn đạp, các đĩa phanh bị piston đẩy xoay ngợc chiều nhau làm các viên bi tr-

ợt trên rãnh nghiêng, tách các đĩa ra ép chặt các vòng ma sát vào mặt trong củaphần vỏ 8 và 9, phanh trục bánh xe lại

Trong một số kết cấu khác: vỏ 8 và 9 có thể lắp cố định Khi đó các vòng masát sẽ đợc nối then hoa và quya cùng trục của bánh xe

Các cơ cấu phanh loại này kín hơn nhng kết cấu phức tạp nên ít dùng trên ôtô

Hình 1.27 Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa.

Hình 1.30 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động -

xi lanh bố trí trên má kẹp

1- Má kẹp; 2- Piston; 3- Chốt dẫn h ớng; 4- Đĩa phanh;

5- Má phanh

5

a) Má kẹp cố định.

1- Má kẹp; 2- Xi lanh bánh xe; ống dẫn; 4- Chốt dẫn hớng và giữguốc phanh; 5- Vòng chắn bụi; 6-Guốc phanh; 7- Vòng làm kín; 8-Piston; 9- Đĩa phanh;10- Má phanh

3-b) Má kẹp tùy động

1- Má kẹp và xi lanh; 2- Chốt dẫn hớng; 3- Đĩa phanh; 4- Piston;

5-Vòng làm kín; 6- 5-Vòng chắn bụi; 7, 8- Guốc và má phanh;

9- Lò xo lá để giảm rung guốc phanh trên má kẹp

Hình 1.31 Kết cấu cơ cấu phanh loại đĩa quay hở.

c) Má kẹp tùy động và dẫn động phanh dừng

1- Guốc và má phanh; 2- Đĩa phanh; 3- Xi lanh; 4- Má kẹp

tuỳ động; 5- ống kẹp đàn hồi; 6- Piston phanh dừng;

7- Trục cắt ren; x1- Ke hở giữa mặt đầu ống 5 và mép piston

6; x2- B ớc ren cắt trên trục 7

Hình 1.32 Cơ cấu phanh đĩa của xe BAZ-2101.

a- Đĩa; 2- Má kẹp; 3- Xi lanh; 4- Guốc; 5- Chốt định vị guốc

B-B Đã quayHình chiếu A (Đã quay)

Hình 1.33 Phanh đĩa loại vỏ quay, kín.

b) Kết cấu cơ cấu phanha) Sơ đồ tính toán và nguyên lý làm việc

b Đặc diểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

+ Đĩa phanh: thờng đợc chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày 8 ữ 13 mm

Đĩa xẻ rãnh thông gió dày 16 ữ 25 mm Đĩa ghép có thể có lớp lõi bằng nhômhay đồng còn lớp mặt ma sát - bằng gang xám

+ Má kẹp: đợc đúc bằng gang rèn

+ Các xi lanh thủy lực: đợc đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn

và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xi lanh đợc mạ một lớp crôm Khi xi lanh

đ-ợc chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh.Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếpxúc giữa piston với guốc phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim.+ Các thân má phanh: chỗ mà piston ép lên đợc chế tạo bằng thép lá

+ Tấm ma sát: của má phanh loại đĩa quay hở thờng có diện tích bề mặtkhoảng 12 ữ 16% diện tích bề mặt đĩa, nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi.Trên hình 1.35a, minh hoạ sự biến dạng của vòng làm kín tơng ứng với cùngmột áp suất p và ba giá trị khe hở J1, J2 và J3 khác nhau: Với khe hở lớn nh J3,vòng làm kín có thể bị ép tụt ra khỏi rãnh lắp trên xi lanh Với khe hở nh J2, vònglàm kín sẽ h hỏng sau một thời gian ngắn do biến dạng quá lớn Khe hở với giá trị

J1 là vừa phải, với khe hở này, khi áp suất thôi tác dụng, vòng làm kín sẽ trở vềtrạng thía ban đầu

Hình 1.34 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió.

a- Sơ đồ l u thông không khí; b- Đĩa của hãng Rockwell

Nhờ độ đàn hồi của các vòng làm kín 7 (H.1.35c) và độ đảo chiều trục của đĩa,khi nhả phanh các má phanh luôn đợc giữ lại cách mặt đĩa một khe hở nhỏ Do

đó không đòi hỏi phải có cơ cấu tách các má phanh và điều chỉnh khe hở đặc biệtnào Tuy vậy, trên một số xe kích cỡ lớn có thể có trang bị thêm cơ cấu điều chỉnhkhe hở tự động (hình 1.36)

- áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều

- Bảo dỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng nên cho phép tăng giá trị củachúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biếndạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kích thớc nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánhxe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với loại đĩa quay (xem hình 1.37)

Tuy vậy, phanh đĩa còn một số nhợc điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị oxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt, xớc

- Thờng phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi

động cơ không làm việc, hiệu quả dẫn động phanh thấp và khó sử dụng chúng đểkết hợp làm phanh dừng

Hình 1.35 Biến dạng đàn hồi của vòng làm kín.

a- Biến dạng của vòng làm kín t ơng ứng với các

khe hở J1, J2, J3 khác nhau và áp suất p bằng

nhau; b, c- Trạng thái ch a làm việc và đang chịu

áp suất; 1- Piston; 2- Vòng làm kín; 3- Xi lanh

Hình 1.39a là sơ đồ phanh dải đơn giản không tự siết Khi tác dụng lực, cả hai

đầu dải phanh đợc rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm của sơ đồ này là không

có hiện tợng tự siết, nên phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiềuquay Nhợc điểm là: Hiệu quả phanh không cao

Hình 1.39b là sơ đồ phanh dải đơn giản tự siết một chiều Nhờ có một đầu đợcnối cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự xiết cao hơn chiều ngợc lại tới gần

6 lần Tuy vậy khi phanh thòng dễ bị giật, không êm

Hình 1.39c là sơ đồ phanh dải loại kép Kết cấu của nó giống nh ghép haiphanh dải loại đơn có chung một đầu cố định Bất kỳ trống phanh quay theochiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh

Hình 1.37 So sánh điều kiện làm mát giữa phanh trống và phanh đĩa.

1- Nhiệt độ trống phanh; 2- Nhiệt độ đĩa phanh

2 1

3 4

Hình 1.38 Ly hợp chuyển h ớng và cơ cấu phanh của máy kéo xích.

1- Ly hợp chuyển h ớng; 2- Bánh sao chủ động;

3- Trống phanh; 4- Dải phanh

Hình 1.39 Sơ đồ các loại phanh dải.

a) Phanh dải đơn giản không tự siết;

b) Phanh dải tự siết một chiều;

c) Phanh dải loại kép; d) Phanh dải loại bơi

1.2.2 Dẫn động phanh

1.2.2.1 Các loại dẫn động phanh

Đối với hệ thống phanh làm việc của ô tô, ngời ta sử dụng chủ yếu hai loại dẫn

động là: thủy lực và khí nén

Dẫn động cơ khí thờng chỉ dùng cho phanh dừng, vì: Hiệu suất thấp

(η=0,4ữ0,6) và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe

Dẫn động điện chỉ dùng cho đoàn xe kéo moóc, nhng cũng rất hiếm Trên các

xe và đoàn xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng nhiều loại phanh liên hợp thủy khí

Đối với máy kéo, ngợc lại, thờng dùng dẫn động cơ khí, vì: nó có kết cấu đơn

giản, làm việc tin cậy Dẫn động cơ khí, tuy hiệu suất thấp, độ chính xác kém vàkhó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nhng ở máy kéo các đờng dẫn độngkhông dài, tốc độ chuyển động thấp nên các nhợc điiểm đó ít nghiêm trọng

Dẫn động thủy lực hầu nh không dùng cho máy kéo nhng lại thờng dùng để

dẫn động phanh của rơ moóc kéo theo sau Trên các máy kéo cỡ lớn th ờng sửdụng dẫn động khí nén

1.2.2.2 Các sơ đồ phân dòng chính

Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có

ít nhất là hai dòng dẫn động độc lập Trong trờng hợp một dòng bị hỏng thì cácdòng còn lại vẫn đợc ôtô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó Hiện nayphổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng nh trên hình 1.40

Để phân chia các dòng có thể sử dụng bộ phận điều khiển kép, nh: van khí nénhai khoang, xi lanh chính kép hay bộ chia mà kết cấu của chúng sẽ đợc nghiêncứu ở các phần sau

Mỗi sơ đồ đều có các u khuyết diểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòngphải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính là:

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

- Mức độ phức tạp của dẫn động

Thờng sử dụng nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (H1.40a) Đây là sơ đồ

đơn giản nhất nhng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trớc.Khi dùng các sơ đồ b,c và d hiệu quả phanh giảm ít hơn.Hiệu quả phanh đảmbảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ b và

d, lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một tronghai dòng bị hỏng Điều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánhtay đòn âm)

Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhng cũng phức tạp nhất

Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh, dẫn độngphanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa mô men phanh sinh ra với lực tác dụng lên bàn đạp vàhành trình của nó;

Thời gian chậm tác dụng khi phanh không đợc vợt quá 0,6 s, khi nhả phanh không đợc lớn hơn 1,2 s;

Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quả phanh phảicòn tối thiểu là 50%;

- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải đợc tự động phanh lại

1.2.2.3 Dẫn động thủy lực

a Ưu nh ợc điểm:

Dẫn động thủy lực có u điểm quan trọng là:

- Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ (dới 0,2 ữ 0,4 s)

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dẫn độngchỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh đã ép sát trống phanh

- Hiệu suất cao (η=0,8 ữ 0,9)

- Kết cấu đơn giản, kích thớc, khối lợng, giá thành nhỏ

- Có khả năng dùng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấuphanh

Nhợc điểm của dẫn động thủy lực là:

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào đó bị dò rỉ thì cả dòng dẫn độngkhông làm việc đợc

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thờng phải sử dụng các bộ trợ lực

để giảm lực đạp, làm cho kết cấu phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng làm việc có thể làm cho các đờng ống bịrung động và mô men phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp

1) Dẫn động tác dụng trực tiếp: Cơ cấu phanh đợc điều khiển trực tiếp chỉ

bằng lực tác dụng của ngời lái

2) Dẫn động tác dụng gián tiếp: Cơ cấu phanh đợc dẫn động một phần nhờ

lực ngời lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp

Hình 1.40 Các sơ đồ phân dòng

3) Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên các cơ cấu

phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực Ngờilái chỉ điều khiển các van, qua đó điều chỉnh áp suất và lu lợng chất lỏng đi đếncác cơ cấu phanh tùy theo cờng độ phanh yêu cầu

Trên hình 1.41 là sơ đồ dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp Khi ngời lái tácdụng lên bàn đạp phanh 6, piston 4 trong xi lanh chính 5 sẽ dịch chuyển, áp suấttrong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó áp suất trongkhoang B cũng tăng theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống dẫn 2 và 8 đi

đến các xi lanh bánh xe 1 và 7 để thực hiện quá trình phanh

Trên hình 1.42 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không.Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B đợc phân cách bởi piston (hoặcmàng) 11 Van chân không 5, làm nhiệm vụ: nối thông hai khoang A và B khi nhảphanh và cắt đờng thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9, làm nhiệmvụ: cắt đờng thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đờng thôngcủa khoang A với khí quyển khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ: Làmnhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Khoang B của bầu trợ lực luôn luôn đợc nối với đờng nạp động cơ 4 quavan một chiều, vì thế thờng xuyên có áp suất chân không Khi nhả phanh: vanchân không 5 mở, do đó khoang A sẽ thông với khoang B qua van này và có cùng

áp suất chân không Khi phanh: ngời lái tác dụng lên bàn đạp đẩy cần 8 dịch

Hình 1.41 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp.

Hình 1.42 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không.

chuyển sang phải làm chân không 5 đóng lại cắt đờng thông hai khoang A và B,còn van không khí 9 mở ra cho không khí qua phần tử lọc 6 đi vào khoang A Độchênh lệch áp suất giữa hai khoang A và B sẽ tạo nên một áp lực tác dụng lênpiston (màng) của bầu trợ lực, và qua đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng ngời láitác dụng lên các piston trong xi lanh chính 2, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và3) đi đến các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Khi lực tác dụng lênpiston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho pistonhơi dịch về phía trớc so với cần 8 làm cho van không khí 9 đóng lại, giữ cho độchênh áp không đổi tức lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh ngời lái phảitiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang trái làm van không khí 9 mở

ra cho không khí đi thêm vào khoang A Độ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trớc so với cần 8 > van khôngkhí lại đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ vớilực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở hoàn toàn và độ chênh

áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị max

Bộ trợ lực chân không dùng nguồn chân không trên đờng nạp động cơ (hình1.43) với độ chân không khoảng 500 600 mm thuỷ ngân nên có hiệu qủa thấp vàthờng đợc sử dụng trên các ôtô du lịch và tải nhỏ có động cơ xăng

Đối với động cơ diesel, độ chân không trên đờng nạp rất nhỏ do không có bớm ga

và số vòng quay trục khuỷu thờng thấp hơn của động cơ xăng Vì thế trong trờnghợp này nếu muốn sử dụng bộ trợ lực chân không ngời ta phải dùng bơm riêng đểtạo nguồn áp suất chân không Bơm chân không sử dụng trên ô tô thờng là loạicánh gạt (hình 1.44) hoặc màng (hình 1.45)

Hình 1.43 Sơ đồ trợ lực chân không.

a- Sơ đồ khối chức năng; b- Nguồn chân không trên động cơ xăng

EC- Năng l ợng ng ời lái; ; Ea- Năng l ợng trợ lực; A- Bộ trợ lực; R- Bình chứa dầu; MC- Xi lanh chính; C- Xi lanh bánh xe; 1- Khoảng chân không; 2- Cácbuaratơ; 3- B ớm ga; 4- Súp páp nạp; 5- Van 1 chiều; 6- Bầu trợ lực

Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 1.46 Bộ trợ lựcgồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xi lanh lực 5 (trong cópiston hoặc màng trợ lực) Trong cụm van 3 có các bộ phận sau:

- Cơ cấu tỷ lệ: Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

- Van nạp: Cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh

- Van xả: Cho khí nén trong dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả phanh

Hình 1.44 Bơm chân không loại cánh gạt

của hãng Bendix

1- Nối với bình chân không qua van 1

chiều; 2- Đ ờng xả; 3- Cánh gạt; 4- Rô to

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2 lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của

xi lanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển: mở đờng nối khoang A của

xi lanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ 4 sẽ đi vào khoang A tác dụng lênpiston của xi lanh trợ lực, hỗ trợ cho ngời lái ép các piston trong xi lanh chính 6dịch chuyển - đa dầu đến các xi lanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nén đồngthời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyểnlùi sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cânbằng mới, đồng thời đóng luôn đờng khí nén từ bình chứa đến khoang A - duy trìmột áp suất không đổi trong hệ thống, tơng ứng với lực tác dụng và dịch chuyểncủa bàn đạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy vansang phải, mở đờng cho khí nén tiếp tục đi vào Nh vậy cụm van 12 đảm bảo đợc

sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

Chú ý: Nếu kết cấu của loại dẫn động này thay đổi một chút - đòn 2 không có,

bàn đạp chỉ tác dụng lên van 3 - thì dẫn động sẽ trở thành dẫn động thủy khí.Kết cấu và nguyên lý làm việc của cụm van 3 có thể tìm hiểu trên hình 1.47

Trên hình 1.48 là sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực nhờ bơm thủy lực Hệ thốngtrợ lực, gồm: Bơm 1, van an toàn 2, van phân phối 5 làm kết hợp với xi lanh lực

6 Trong một số kết cấu, có thể không có xi lanh lực riêng mà xi lanh chính 7kiêm luôn vai trò của nó

Khi tác dụng lên bàn đạp: kênh nối đờng cao áp 3 của bơm với đờng hồi 4trong van 5 đóng lại, còn kênh nối 5 với khoang làm việc của xi lanh trợ lực 6 mở

ra - cho chất lỏng đi vào ép piston của xi lanh lực đẩy piston của xi lanh chính

Hình 1.47 Van phân phối khí nén.

a- Kết cấu; b- Ký hiệu quy ớc; 1- Thanh kéo; 2- Đòn quay; 3- Cốc đẩy; 4- Lò xo tỷ lệ; 5- Đế van xả; 6- Màng tỷ lệ; 7- Đầu nối đến bầu phanh hoặc trợ lực; 8- Loà xo; 9- Van xả; 10- Lò xo van nạp; 11- Van nạp; 12-

Đầu nối với bình chứa; 13, 14- Màng và tiếp điểm đèn báo phanh; 15- Đ

ờng ra khí quyển

dịch chuyển, ép dầu đến các xi lanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Lựctác dụng lên bàn đạp càng mạnh, áp suất làm việc càng cao, mô men phanh sinh

Hình 1.48 Dẫn động thủy lực trợ lực bằng bơm thủy lực.

Hình 1.49 Dẫn động thủy lực dùng bơm và các bộ tích năng.

a- Sơ đồ khối chức năng; b- Sơ đồ nguyên lý;

EC- Năng l ợng ng ời lái; Ea- Năng l ợng trợ lực từ bơm và bộ tích năng; D- Bộ phận phân phối; C- Xi lanh bánh xe0