TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH HƠI

Công dụng, phân loại, yêu cầu: 1.1.Công dụng: Hệ thống phanhHTP dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn.Hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó và giữ cho ô tô ở các dốc không bị

Mục lục

Lời nói đầu

Trang PhầnI giới thiệu hệ thống phanh-Lựa chọn phơng án thiết kế 3

I Công dụng và yêu cầu của hệ thống phanh 3

1.1Công dụng 3

1.2.Phân loại 3

1.3.Yêu cầu kỹ thuật của hệ thống phanh……… 4

II.lựa chọn phơng án thiết kế……… … 4

2.1 Sơ đồ các loại dẫn động phanh……… 4

2.2 Sơ đồ cấu tạo các loại cơ cấuphanh…… 6

2.3.Lựa chọn phơng án thiết kế……… 10

Phần II.Tính toán thiết kế hệ thống phanh 13

I Tính toán và kiểm nghiệm cơ cấu phanh… .14

1.1 Mô men phanh cần thiết sinh ra tại một cơ cấu phanh cầu trớc ………14

1.2 Mô men phanh cần thiết sinh ra tại một cơ cấu phanh cầu sau……… .15

II Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh 2.1 Xác định góc δ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.15 2.2 Xác định bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh……… 18

2.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh …… 20

2.4 Kiểm tra hiện tợng tự xiết ……… 25

2.5 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh … 28

Kết luận tài liệu tham khảo

Lời nói đầu !

Tổng số ô tô đang hoạt động trên đất nớc ta hiện nay là rất lớn Chúng cũng nguyên

Thiết kế môn học KCTT ô tô GVHD: Nguyễn Thành Công

thì một yêu cầu lớn đặt ra là phải tăng độ an toàn của các phơng tiện giao thông cũng nh ýthức của ngời tham gia giao thông Muốn làm đợc điều đó thì các phơng tiện tham gia giao thông phải có các thiết bị an toàn phải thật tốt Đặc biệt là hệ thống phanh

Xu hớng hiện nay ở việt nam số lợng ôtô - máy kéo ngày càng đợc sử dụng càng nhiều, bởi vì Ôtô - máy kéo đóng một vai trò quan trọng trong sự nghiệp CNH-HĐH ở nớc

ta Để hoà nhập với xu hớng phát triển chung của đất nớc và thế giới thì trong ngành ôtô nói riêng phải không ngừng tăng số lợng về xe mà còn phải chú trọng cải tiến nâng cao mẫu mã chất lợng để tăng hiệu quả sử dụng và tính năng an toàn cho xe

Trên cơ sở đó em đợc giao đề tài “tính toán hệ thống dẫn động phanh hơi” Việc tính toán,cải tiến hệ thống dẫn động phanh là rất quan trong và cần thiết Nó không chỉ đảm bảo an toàn cho ngời và phơng tiện mà nó còn làm tăng mật độ xe trên đờng, tránh đợc cáctai nạn đáng tiếc

Trong quá trình thiết kế, do kiến thức còn hạn chế nên không thể tránh những sai xót

Em rất mong đợc các thầy đóng góp ý kiến để em có thể hoàn thành tốt đề tài này và có thêm những kiến thức mới để sau này khi ra trờng, đợc đem những hiểu biết của mình phục vụ cho công cuộc xây dựng đất nớc

Em xin chân thành cảm ơn thầy: Nguyễn Thành Công đã nhiệt tình giúp đỡ em trong quá trình thiết kế, để em có thể hoàn thành đợc đề tài

Sinh viên: Ngô Thế Tấn

phần i: giới thiệu hệ thống phanh- lựa chọn ph ơng án thiết kế

I Công dụng, phân loại, yêu cầu:

1.1.Công dụng:

Hệ thống phanh(HTP) dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn.Hoặc

đến một tốc độ cần thiết nào đó và giữ cho ô tô ở các dốc không bị trôi

HTP đảm bảo cho xe chạy an toàn ở tốc độ cao, nâng cao năng suất vận chuyển Là hệ thống rất quan trọng không thể thiểutên ô tô

HTP giúp cho ô tô ở nguyên vị trí khi ô tô đã dừng hẳn mà không bị trôi dới tác dụng khác (phanh tay)

Phanh guốc là loại phanh đợc dùng phổ biến, nó là bộ phận trực tiếp giảm tốc độ của bánh xe ô tô Nó đợc dùng ở hầu hết trong các loại xe khách vì có u điểm hơn các loại phanh khác, đặc biệt với những u điểm đó thì chỉ phanh guốc mới đảm bảo đợc an toàn cho xe tải trong lớn Phanh guốc còn đợc sử dụng xe con , nhng hiện nay những xe con hiện đại không sử dụng phanh guốc mà chủ yếu sử dụng phanh đĩa vì tải trọng nhỏ, gọn

Đặc điểm của loại phanh guốc là loại phanh có kết cấu to, cồng kềnh, các má

phanhhay bị mòn và phải làm từ vật liệu tốt để chịu nhiệt độ cao, chịu mài mòn Để điều khiển HTP guốc nhẹ nhàng thuận tiện cho ngời lái, nâng cao tính an toàn, tin cậy cho xe trên đờng vận chuyển, ngời ta dùng bộ điều khiển trợ lực phanh chân không

1.2 Phân loại:

Tuỳ theo cách bố trí mà có thể chia hệ thống phanh thành hai loại: phanh ở trên bánh

xe và phanh ở hệ thống truyền lực

Theo kết cấu của cơ cấu phanh có: phanh guốc, phanh đai và phanh đĩa

Theo phơng thức dẫn động có: dẫn động bằng cơ khí, dẫn động thuỷ lực, khí điện hoặc tổng hợp

Theo hệ thống phanh(chức năng):

+ Hệ thống phanh chính: dùng để phanh ô tô ở tất cả các chế độ chuyển động

+ Hệ thống phanh dừng: giữ ô tô đứng yên

+ Hệ thống phanh phụ: dùng để duy trì tốc độ ô tô không đổi khi xuống dốc dài

+ Hệ thống phanh dự phòng: dùng để phanh ô tô khi hệ thống phanh chính đột ngốt h hỏng Có hiệu quả bắng 50% hệ thống phanh chính, đủ để ô tô chuyển động với tốc độ châm đến nơi sửa chữa gần nhất

1.3 Yêu cầu kĩ thuật với hệ thống phanh:

Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của xe ô tô nhận chức năng “an toàn chủ

động”.Hệ thống phanh cần phải có các yêu cầu sau

+ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờng hợp

+ Hoạt động êm dịu đảm bảo sự ổn định của xe khi phanh

+ Điều khiển nhẹ nhàng giảm cờng độ lao động đối với ngời lái

+ Đảm bảo cho việc phân phối mô men trên các bánh xe, có nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở mọi cờng độ

+ Không có hiện tợng tự xiết

+ Có hệ số ma sát cao và ổn định

+ Giữ đợc tỉ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh.+ Có độ tin cậy độ bền và tuổi thọ cao

+ Kết cấu phanh hợp lý dễ bảo dỡng tháo lắp sửa chữa

+ Mô men phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều khiển bên ngoài và chế độ phanhthay đổi (nh tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trờng )

+ Vật liệu chế tạo tấm ma sát phải thoả mãn yêu cầu sau:

- Có hệ số ma sát giữa các bề mặt làm việc cao (0,3-0,35)

- Hệ số ma sat ổn định khi bị đốt nóng và tốc độ trợt lớn khi bị dính dầu, bụi nớc

Khi thiết kế dẫn động phanh, với bất kì loại dẫn động nào cần thiết đảm bảo các yêu cầu sau đây:

 Đảm bảo lực đẩy cần thiết tác dụng lên guốc phanh của tất cả các cơ cấu phanh

 Đảm bảo có tác động tuỳ động, nghĩa là bảo đảm sự tỉ lệ giữa các lực tác dụng lên bàn đạp phanh và mômen phanh tác dụng lên bánh xe

Thiết kế môn học KCTT ô tô GVHD: Nguyễn Thành Công

 Đảm bảo độ tin cậy làm việc

 Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện

Dới đây là một số loại dẫn động phanh đặc trng hiện nay

2.1.1.Dẫn động phanh thủy lực.

* Sơ đồ nguyên lý ( hình 6 )

Loại phanh này chất lỏng đợc sử dụng để truyền dẫn truyền lực tác dụng của ngời lái

đến cơ cấu phanh để thực hiện quá trình phanh

Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe đợc phanh cùng một lúc vì áp suất trên đờng ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh

2.1.2 Dẫn động phanh khí nén.

* Sơ đồ nguyên lý ( hình7 )

hình 7 Sơ đồ hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

* Ưu nhợc điểm và phạm vi ứng dụng

Ưu điểm của dẫn động phanh khí là đảm bảo hiệu quả phanh cao không

phụ thuộc vào trọng lợng xe

Nhợc điểm của loại dẫn động này là thời gian chậm tác dụng lớn Do đó trong thiết kế

phải cần phải có biện pháp nhằm giảm thời gian chậm tác dụng và thời gian nhả phanh

Phạm vi ứng dụng loại dẫn động này thờng dùng trên các xe tải loại lớn, ô tô đoàn,

xe khách nhiều chỗ

2.2.Sơ đồ cấu tạo các loại cơ cấu phanh, u nhợc điểm:

2.2.1.Cơ cấu phanh tang trống:

2.2.1.1.Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, các lực

Thiết kế môn học KCTT ô tô GVHD: Nguyễn Thành Công

Ưu điểm: của loại này là hiệu quả phanh sẽ nh nhau khi xe tiến và xe lùi.

Nhợc điểm: là cơ cấu phanh không đợc cân bằng, các ổ trục bánh xe sẽ chịu các tải

trọng phụ phát sinh khi phanh xe

Phạm vi sử dụng Cơ cấu loại này đợc áp dụng với dẫn động phanh thuỷ lực, trên xe

Hiệu quả phanh theo hai chiều là nh nhau.

+ Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mômen phanh do guốc trớc và sau tạo ra cơ sở giữ

 Sử dụng rộng rãi trên ô tô loại lớn

2.2.1.3 Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về hai phía và các guốc phanh có dịch

chuyển góc bằng nhau

* Sơ đồ nguyên lý ( hình 3 )

P P

hình 3

* Ưu nhợc điểm và phạm vi sử dụng :

Ưu điểm :

Hiệu quả phanh theo chiều xe tiến cao hơn so với loại có sơ đồ hình 1 do cả hai

guốc làm việc nh guốc trớc

Cơ cấu phanh cân bằng và độ mài mòn các má phanh nh nhau

Nhợc điểm :

Khi xe lùi hiệu quả phanh giảm mạnh.

Phạm vi sử dụng:

Đợc áp dụng trên các xe vận tải có tải trọng trung bình và cầu trớc ô tô con

2.2.1.4 Cơ cấu phanh loại bơi ( hay cơ cấu phanh tự cờng hoá ).

Đợc dùng trên xe bọc thép trinh sát tuần tiễu và chỉ huy BRĐM – 2.

2.2.2.Cơ cấu Phanh đĩa:

+Phanh đĩa ngày càng đợc sử dụng nhiều trên ô tô Có hai loại phanh đĩa: loại đĩa quay

và loại vỏ quay

* Sơ đồ nguyên lý:

r

R D

p

Hình 5 Sơ đồ cơ cấu phanh đĩa

* Ưu điểm:

- So với phanh guốc áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều

- Má phanh ít mòn và mòn đều nên ít phải điều chỉnh

Xuất phát từ những u, nhợc điểm của các loại cơ cấu và dẫn động phanh trên đây và

theo yêu cầu của đề bài ra ta chọn loại cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một phía,

các guốc phanh có dịch chuyển góc bằng nhau và loại dẫn động phanh là dẫn động bằng khí nén.

2.3.1 Kết cấu hệ thống phanh khí nén (hình vẽ 6)

3

4 7

11 10

9

5

2 1

8

hình 6 Sơ đồ làm việc của hệ thống phanh khí nén

Trong đó :

2.3.2

Nguyên lý làm việc của hệ thống:

Máy nén khí 1 đợc dẫn động bởi động cơ sẽ bơm khí nén qua bình lắng nớc và dầu 2

đến bình chứa khí nén 3

áp suất của khí nén trong bình xác định theo áp kế 8 đặt trong buồng lái

Khi cần phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp 7, bàn đạp sẽ dẫn động đòn van phân phối

4, lúc đó khí nén sẽ từ bình chứa 3 qua van phân phối 4 đến các bầu phanh 5 và 6

Màng của bầu phanh sẽ bị ép và dẫn động cam phanh 9 quay, do đó các má phanh 10

đợc ép vào trống phanh 11 để tiến hành quá trình phanh

2.3.3 Kết cấu van phanh:

Thiết kế môn học KCTT ô tô GVHD: Nguyễn Thành Công

6

23 22 21 20 19 18 17 16 15 14 13 12

11 10

9 8

7 3

5 4 2 1

Hình 7: Kết cấu van phanh

23 22 21 20 19 18

15 16

17

14 13 12 11 10 9

Lò xo Giá đỡ

Bu lông

Lò xo van trên Thân trên Thân duới

Thanh truợt Cua thoát khí

Lò xo van duới Cụm van duới Pittông van duới

Lò xo van duới Pittông nhiều tầng Cụm van trên

Lò xo van trên Pittông van trên

Đệm giảm chấn

Bu lông truyền động ống lót

Con lăn Trục quay

PhầnII.Tính toán thiết kế hệ thống phanh

Các thông số cơ bản của xe UAZ 469.

11 M« men xo¾n lín nhÊt ë 2200 v/p KGm Memax 17

7 Xy lanh phanh b¸nh tríc, sau mm d1; d2 32

I.TÝnh to¸n vµ kiÓm nghiÖm c¬ cÊu phanh.

1.1 M« men phanh cÇn thiÕt sinh ra t¹i mét c¬ cÊu phanh cÇu tríc.

85 0 6

= 1,52+ ϕ: Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng.ϕ = 0,6 ữ 0,7 Chọn ϕ = 0,6

Trong đó :

+ m2: hệ số phân bố lại tải trọng khi phanh

m2 =

1-a g

85 0 6

= 0,624+ ϕ: Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, lấy ϕ = 0,6 ữ 0,7 Chọn ϕ = 0,6+ rbx = 403,86.0,93= 375,58 (mm)

Thay các giá trị vừa tính đợc vào công thức ta có :

M’’

p = 0 , 6 375 , 58 93510

2

1330 624

,

2 Tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh

2.1 Xác định góc δ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh.

Theo công thức :

tgδ =

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

cos

β β

β

β

β

− +

−

Trong đó :

120 14

− +

−

=

o o

o

o o

tgδ

⇒δ' = δ'1 = δ'2 = 6o35'10"

* Xác định góc δ của cơ cấu phanh sau

Hình 9: Sơ đồ tính toán góc δ của cơ cấu phanh cầu sau

+ Vì má phanh trớc của cơ cấu phanh sau giống má phanh của cơ cấu phanh trớc nên δ'

90 14 , 3 2

128 2 cos 38 2 cos

− +

−

=

o o

o

o o

2 1

sin cos

2 sin

cos cos

2

β β

β β

β β

β β

ρ

+

− +

−

Thiết kế môn học KCTT ô tô GVHD: Nguyễn Thành Công

* Xác định bán kính ρ tác dụng lên má phanh của cơ cấu phanh trớc

Hình 10: Sơ đồ tính toán bán kính ρ của cơ cấu phanh cầu trớc

Vì cơ cấu phanh trớc có 2 má phanh kích thớc giống nhau nên có cùng bán kính lựctổng hợp ρ vậy :

o

o o

120 sin 136 16

cos 180

120 14 , 3 2 120 sin 180

120 14 , 3

136 cos 16 cos 140 2 '

'

2 2 2

1

+

− +

ρ1 '=ρ2 '=164,64 (mm).

* Xác định bán kính ρ tác dụng lên má phanh của cơ cấu phanh sau

Hình 11: Sơ đồ tính toán bán kính ρ của cơ cấu phanh cầu sau

+ Bán kính ρ tác dụng lên má trớc của cơ cấu phanh sau :

2

' 1

90 sin 128 38

cos 180

90 14 , 3 2 90 sin 180

90 14 , 3

128 cos 38 cos 140 2

2 2 2

''

+

− +

'' 2

ρ = 154,02 (mm)

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

* Xác định góc ϕ hợp bởi lực tổng hợp Rvà lực phấp tuyến N của cơ cấu phanh.

Theo công thức : ϕ = = à

N

T tg

1

Trong đó : à- Hệ số ma sát giữa tấm ma sát và trống phanh à = 0,3

Vì tất cả các má phanh của cơ cấu phanh đều đợc làm từ một loại vật liệu nên:

o

+ Xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh trớc

Hình 12: Sơ đồ xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh trớc

Thay số vào ta có ro của cơ cấu phanh trớc :

(1 0 , 3 ) 47,3

3 , 0 64 , 164 ' '

2 02

Hình 13: Sơ đồ xác định bán kính r0 của cơ cấu phanh sau.

- Với má trớc của cơ cấu phanh sau có kích thớc giống với má phanh của cơ cấu phanh

- Từ tâm chốt quay O1 ta kẻ đờng qua tâm O ta đợc trục YY

- Từ tâm chốt quay của trống phanh ta kẻ đờng thẳng XX vuông góc YY

- Từ tâm O của trống quay ta dựng đờng thẳng hợp với trục XX một góc δ1 ta xác định

đợc phơng của lực pháp tuyến N1

- Dựa vào P1 ta xác định đợc đặc điểm của N1

- Dựng R1 hợp với N1 một góc ϕ1

- Kéo dài R1 cắt P1 tại O'

- Nối O' với O1 ta xác định đợc phơng chiều của lực U1

Thiết kế môn học KCTT ô tô GVHD: Nguyễn Thành Công

Error: Reference source not found

Hình 14: Họa đồ lực phanh của cơ cấu phanh trớc.

ρ

O’

o

O1

Reference source not found

Hình 15: Họa đồ lực phanh của cơ cấu phanh sau.

- Lấy đoạn P1 = P2 = 100 mm và trợt các lực U1, R1, U2, R2 song song tạo thành đa giáclực

- Đo đa giác lực ta xác định đợc độ dài của các lực :

P = = 100.51,4 = 5140 (N)

' 2

, 44 3 , 47 34 , 2

957729

34 , 2

"

02 01

+

= +

=

r r

2.4 Kiểm tra hiện t- ợng tự xiết.

Hiện ợng tựxiết là hiện tợng xảy ra khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát màkhông cần đến tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh Nếu xảy ta hiện tợng tựxiết thì mô men phanh sẽ tăng đến vô tận Vì vậy ta phải kiểm tra hiện tợng tự xiết

t-Theo công thức:

ϕ ρ

δ à

sin

cos

"

10 ' 35 6 110 64 , 164

"

10 ' 35 6

"

24 ' 26 5 110

Vậy không xảy ra hiện tợng tự xiết ở tất cả các má phanh

2.5 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.

0

2 2

V1,V2- Vận tốc đầu và cuối khi phanh

mt - Khối lợng của các trống phanh và các chi tiết khi bị nung nóng ( m =4.6,6 = 26,4 KG)

C- Nhiệt dung của các chi tiết bị nung nóng, đối với thép và gang

C =500 J/Kg.oC trong khoảng nhiệt độ từ 273 oK - 573 oK

to- Sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trờng không khí

Ft- Hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí

t- Thời gian phanh

Trong công thức trên thì số hạng thứ nhất là năng lợng nung nóng trống phanh, số hạngthứ hai là phần năng lợng truyền ra ngoài không khí Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn,

số hạng thứ hai có thể bỏ qua Do vậy có thể xác định sự tăng nhiệt độ của trống phanh

V V G

2

2 2

kết luận

Hiện nay xe UAZ- 469 vẫn đợc sử dụng rất hiệu quả trong Quân đội Là cán bộ kỹthuật ngành Xe máy em có điều kiện tiếp xúc, tìm hiểu kỹ hơn về loại xe này

Sau một thời gian làm việc với đề tài, với sự nỗ lực của bản thân cùng với sự hớng

dẫn chỉ bảo tận tình của thầy giáo Nguyễn Thành Cụng, sự giúp đỡ của các bạn đồng

nghiệp Đến nay em đã hoàn thành đề tài thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe UAZ- 469 từdẫn động một dòng thuỷ lực không có bộ trợ lực thành dẫn động hai dòng thuỷ lực có bộtrợ lực chân không Với những cải tiến trên, hệ thống phanh sau khi cải tiến sẽ đợc hoànthiện hơn vì:

Nâng cao đợc hiệu quả phanh, giảm nhẹ đợc lực bàn đạp mà phanh vẫn đảm bảo vàtăng đợc tính an toàn trong quá trình sử dụng

Về mặt kinh tế thì hệ thống phanh xe UAZ- 469 không phải thay thế cũng nh chếtạo đồng bộ và có tính lắp lẫn cao nên giá thành chi phí không cao

Trong quá trình nghiên cứu và làm đề tài, mặc dù đã rất cố gắng, tuy nhiên vì điềukiện thời gian, kinh nghiệm thực tế cũng nh trình độ còn hạn chế, nên không thể tránhkhỏi những thiếu sót Em rất mong đợc sự hớng dẫn chỉ bảo của các thầy giáo trong bộmôn để bai tap của em đợc hoàn thiện hơn