Kết cấu, tính toán và thiết kế ôtô - Hệ thống phanh, Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt

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 trongtrờng hợp nguy hiểm; - Phanh êm dị

- Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ôtô máy kéo

đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đờng ngang

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 độlàm việc

- Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc

độ và năng 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 trongtrờng hợp nguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong những trờng hợp khác, để đảm bảo tiện nghi

và an toàn cho hành khách và hàng hóa;

- Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời giankhông 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 và khi quay vòng;

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn địnhtrong mọi điều kiện sử dụng;

- Có khả năng thoát nhiệt tốt;

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn

đạp hay đòn điều khiển nhỏ

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi ờng hợp, hệ thống phanh của ôtô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh, là:

tr 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 bằngbàn đạp nên còn gọi là phanh 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 nàythờng đợc điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay

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

trọng lợng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách - lớn hơn 5 tấn) hoặc làmviệc ở vùng đồi núi, thờng xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài,còn phải có loại phanh thứ t là phanh chậm dần, dùng để:

- Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ôtô máy kéo không tăng quágiới hạn cho 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 nhiệmchức năng của nhau Nhng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điềukhiển và dẫn động độc lập

Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn đợcphân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì cácdòng còn lại vẫn làm việc 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 tậndụng đợc toàn bộ trọng lợng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lựcphanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đ-ờng tác dụng lên chúng

- Trong trờng hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùngdẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối vớicác xe có trọng lợng toàn 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 và 1-3

Cần chú ý rằng: các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép

do từng quốc 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 đờngxá , 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

đờng phanh

S p , m

()

Gia tốc chậm dần ổn định

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 hớngtăng vận tốc thử phanh để cho phép ôtô lu hành trên đờng Tuy vậythử phanh ở tốc độ cao là rất nguy hiểm, nhất là khi điều kiện chacho phép có những bãi thử chuyên dùng Vì thế ở nớc ta hiện nayvẫn 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 kỳnhằm mục đích cho phép ôtô lu hành trên đờng để đảm bảo antoàn chuyển động Đối với các các cơ sở nghiên cứu hay thiết kếchế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn 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

tr-ớc khi phanh

V 0 ,K

m/h

Lực tác dụng lên bàn

đạp

P bđ , N

()

Dạn g thử

Quãn

g ờng phan h

đ-S p , m

()

Gia tốc chậm dần ổn

43,254,057,5

7,05,45,0

7,05,34,9

3 Ôtô buys vớitrọng lợng toàn

0III

32,140,142,7

6,04,54,1

4 Ôtô tải, trọng l-ợng toàn bộ < 3,5

0III

44,856,059,6

5,54,13,8

5 Ôtô tải, trọng l-ợng toàn bộ từ

3,5 tấn đến 12 tấn 50 700

0III

25,031,333,3

5,54,03,7

6 Ôtô tải, trọng l-ợng toàn bộ > 12

0III

17,221,522,9

5,54,03,6

7 Đoàn ôtô vớitrọng lợng toàn

5,54,03,7

18,423,024,5

5,53,93,6

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

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

V 0 ,K

m/h

Lực tác dụng lên

bộ phận

điều khiển

N ()

Quãng

đờng phanh

S p , m

()

Gia tốc chậm dần ổn

- 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 và không 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 thựchiện chức năng của nó, gia tốc chậm dần lớn nhất cần phải đạt 3 m/s2

đối với ôtô khách và 2,8 m/s2 đối với ôtô tải

Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh đợc đánh giá bằngtổng lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó có thể tạo ra Khithử (theo cả 2 chiều: đầu xe hớng xuống dốc và ngợc lại - quay lêndốc) phanh dừng cần phải giữ đợc ôtô máy kéo chở đầy tải và động cơtách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có độ nghiêngkhông nhỏ hơn 25%

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ôtô máy kéo, khichuyển động xuống các dốc dài 6 Km, độ dốc 7%, tốc độ không vợtquá 30±2 Km/h (8,33±0,6 m/s), mà không cần sử dụng các hệ thốngphanh khác Khi phanh bằng phanh này, gia tốc chậm dần của ôtô máykéo 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 điềukhiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe Đồng thời không có hiện tợng tựxiết 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 phảithỏa mãn các điều kiện chính sau:

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

- Không xảy ra hiện tợng khóa cứng, trợt các bánh xe khi phanh.Vì: Các bánh xe trớc trợt sẽ làm ôtô máy kéo bị trợt ngang; Các bánh

xe sau trợt có thể làm ôtô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe.Ngoài ra, các bánh xe bị trợt còn 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 sửdụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh

xe (Antilock Braking System - ABS)

Kết cấu, tính toán và thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 5

; ở đây:

V

a - Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.

 - Tốc độ góc của bánh xe.

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 đ

ờng có hệ số bám nhỏ.

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.



x =X/Z



y =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 vàhành trình tơng ứng của chúng Giá trị quy định của những chỉ tiêu nàycho 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 S (mm) bđmax

Bằng bàn đạp Làm việc, dự

trữ và phanh dừng

- Du lịch

- Vận tải vàkhách

500700

150180Bằng tay đòn Dự trữ và

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 haiphần kết cấu 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 cấuphanh rồi tiêu tán ra môi trờng

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

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - Guốc, Đĩahay 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 mặttrong 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

- Số bậc tự do của các guốc phanh

- Đặc điểm tác dụng tơng hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơcấu 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 thôngdụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.7a và 1.7b Tức là sơ đồ với loạiguốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùngphía 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 tiêuchung, 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 trịmô men phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay củatrống, tức chiều chuyển động của ôtô máy kéo

- Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làmviệc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng,không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục của bánh xe

- Hệ số hiệu quả là một đại lợng bằng tỷ số giữa mô men phanhtạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh.(haycòn 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 đồbiểu 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 giữa vòng 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 của xe) có xu hớng phụ thêm với lực dẫn động, ép guốc phanhvào trống phanh, nên các guốc này đợc gọi là guốc tự siết

- Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hớng làm giảm lực ép,nên các guốc này đợc gọi là guốc tự tách Hiện tọng tự siết và tự tách

là một đặc điểm đặc trng của các cơ cấu phanh guốc

Sơ đồ trên hình 1.7a có cơ cấu ép cơ khí, dạng cam đối xứng Vìthế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau, và bởi vậy - áplực tác dụng lên các guốc và mô men phanh do chúng tạo ra có giá trị

ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xi lanh ép có ờng kính làm việc hai phía khác nhau: phía guốc tự siết - đờng kính xilanh nhỏ hơn

d-Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhngkhông cân bằng Nó thờng đợc sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừahoặc ở các bánh sau của ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ1.2a:

Khq = Mp/(P1 + P2).rt = 100%, thì hệ số hiệu quả của cơ cấuphanh dùng cơ cấu ép thủy lực (1.7b) sẽ là 116%  122%, khi có cùngcác kích thớc chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh f =0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, ngời ta dùng cơcấu phanh với hai xi lanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quayquanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thìcả hai guốc đều tự siết (H1.7c) Hiệu quả phanh trong trờng hợp này

có thể tăng đợc 1,6  1,8 lần so với cách bố trí bình thờng Tuy nhiênkhi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu không có tínhthuận nghịch

Cơ cấu loại này dùng kết hợp với cơ cấu kiểu bình thờng đặt ởcác bánh sau, cho phép dễ dàng nhận đợc quan hệ phân phối lực phanhcần thiết Ppt > Pps trong khi nhiều chi tiết của các phanh trớc và sau cócùng kích thớc Vì thế nó thờng đợc sử dụng ở cầu trớc các ôtô du lịch

và tải nhỏ, nh: GAZ-66, UAZ-452, MATXCƠVICH, GAZ-24(VONGA),

Để nhận đợc hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi,ngời ta dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi nh trênhình 1.7d Các guốc phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có

điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xi lanh làm việc tác dụng đồngthời lên đầu trên và dới của các guốc phanh Với kết cấu nh vậy cả haiguốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào Tuynhiên nó có nhợc điểm là kết cấu phức tạp

Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, ngời ta còn dùng các cơcấu phanh tự cờng hóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó chophép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cờnghóa - tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia Ví dụ kết cấu nhtrên hình 1.8 hay các sơ đồ VI đến IX trên hình 1.6

Các cơ cấu phanh tự cờng hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao,

hệ số hiệu quả có thể đạt 360% so với cơ cấu phanh bình thờng dùngcam ép Nhng mô men phanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cânbằng kém và làm việc không êm nên ít đợc sử dụng Xu hớng hiện naylà: sử dụng cơ cấu phanh loại bình thờng với các guốc có điểm quay cố

định, cùng phía Trờng hợp cần thiết thì dùng thêm các bộ trợ lực đểtăng 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= N/No

ở đây: N và No - tơng ứng là tổng các lực pháp tuyến tác dụnglên má phanh khi trống phanh quay và khi trống phanh đứngyên

Cơ cấu phanh với cơ cấu ép bằng cam hay chêm và các guốcmột bậc tự do không có tính chất tự cờng hóa (nên Kc = 1) Cơ cấuphanh với sơ đồ I và II trên H1.6 có mức tự cờng hóa nhỏ (Kc = 1,2 1,4) Các sơ đồ III, X, XI có mức tự cờng hóa trung bình (Kc = 1,8 2,2) Các sơ đồ VI đến IX với các guốc tự cờng hóa có hệ số tự cờnghóa cao (Kc = 4,0  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 và nhiệt dung lớn, nên đối với các ôtô tải và khách tải trọngtrung bình và lớn, trống phanh thờng đợc đúc bằng gang xám hay ganghợp kim với các nguyên tố, nh: Niken, Môlípđen, Đồng và Titan (Hình1.9a) Mặt ngoài các trống đúc thờng đợc làm các gân dày để tăng độcứng 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 dụng trống phanh kết cấu ghép (Hình 1.9b), gồm mặt bích 1 đợcdập từ thép lá và vành trụ 2 bằng gang đúc

Đối với ôtô du lịch còn sử dụng phổ biến loại trống đúc bằng hợpkim nhôm hay dập từ thép lá, phía trong lót một vòng bằng gang (Hình1.9c) Các mối ghép giữa mặt bích với vành gang, giữa trống ngoài vàvòng lót đợc thực hiện ngay trong quá trình đúc

Các trống phanh đợc định tâm với moay ơ khi lắp ghép theo bề mặthình trụ có dờng kính dđt Bề mặt làm việc (trụ trong) của trống phanh,sau khi gia công cơ đợc lắp với moay ơ và cân bằng động Độ mất cânbằng cho phép đối với ôtô du lịch là 15  20 N.Cm, đối với ôtô tải vàkhách - 30  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 gangxám hay hợp kim nhôm Guốc phanh của ôtô du lịch và các ôtô tảitrọng nhỏ đợc dập từng phần bằng thép rồi hàn nối lại

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

Trên hình 1.10 là kết cấu một số loại guốc phanh của ôtô Mặtngoài của guốc có gắn vành ma sát - còn gọi là má phanh Má phanhthờng đợc gắn lên guốc phanh bằng đinh tán Một số trờng hợp máphanh có thể đợc gắn lên guốc phanh bằng phơng pháp dán

Guốc thờng có một hoặc hai gân tăng cứng, một đầu đợc nốibản lề với mâm phanh nhờ các chốt quay, đầu kia tỳ vào cơ cấu ép quachốt tỳ hay tấm thép chịu mài mòn

Đinh tán đợc chế tạo bằng vật liệu mềm, nh: đồng đỏ, đồng thauhay nhôm

Vành ma sát đợc chế tạo bằng phơng pháp ép định hình hỗn hợpsợi átbét cùng với các chất phụ gia, nh: ôxýt kẽm, minium sắt và cácchất 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 đúc bằng 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 tất cả các chi tiết khác của cơ cấu phanh Kết cấu của mâmphanh xem trên các hình 1.10, 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-

9

10 11

12 13

14 15

16 17

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.

9 10

8 9 10

11

Hình 1.13 Lắp nối cơ cấu phanh với dầm cầu.

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

5 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 lanhcon hay xi lanh bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xilanh đợc chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc đợc mài bóng.Piston chế tạo bằng hợp kim nhôm, phía ngoài có ép các chốt thép làmchỗ tỳ cho guốc phanh Xi lanh đợc làm kín bằng các vòng hay nút caosu

Hình 1.15. Kết cấu xi lanh

bánh xe và guốc phanh a- 2 Piston; b- 1 Piston c- 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 việctin cậy nhng hiệu suất dẫn động cam thấp (c = 0,6  0,8) Để tănghiệu suất, ở các đầu tỳ của guốc ngời ta lắp con lăn bằng thép 45 tôicao tần để giảm ma sát và mài mòn Cam đợc chế tạo bằng thép 45liền một khối với trục quay và sau khi gia công cơ đợc tôi cao tần.Profin cam đợc làm theo dạng thân khai hay xoắn ốc ácximét để tổnglực tác dụng từ phía cam lên guốc không phụ thuộc vào góc đặt cam,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 giá thành cao hơn loại cam Tuy vậy nó có một lạot các u điểm, là:nhỏ gọn hơn, hiệu suất cao hơn, thời gian chậm tác dụng bé hơn

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh

và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng: 0,2 0,4 mm để cho phanh nhả đợc hoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các

Hình 1.17 Sơ đồ làm việc của chêm ép.

a- Vị trí ban đầu; b- Trụ tr ợt bắt đầu dịch chuyển c- 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.

má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lợngchất lỏng làm việc cần thiết hay lợng tiêu thụ không khí nén, tăng thờigian chậm tác dụng, Để tránh những hậu quả 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 điềuchỉnh để thay đổi vị trí tơng đối giữa má phanh và trống phanh, nhờ đóthay đổi đợc khe hở giữa chúng Các cơ cấu điều chỉnh loại này có một

số dạng kết cấu khác nhau phụ 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 (hình1.20d);

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

- Dùng côn đẩy (hình 1.20c)

+ Đối với cơ cấu ép bằng cam (hình 1.20b): Khe hở đợc điềuchỉnh bằng cách thay đổi góc giữa cam và đòn quay nhờ cơ cấu trụcvít - bánh vít

Khi dùng phơng pháp điều chỉnh tự động, vấn đề bảo dỡng sửdụng sẽ đơn giản hơn, chất lợng làm việc của hệ thống phanh cũng đợcnâng cao

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 trongbuồng phanh hay trong các xi lanh bánh xe đạt giá trị max, tức là khiphanh ngặt Hành trình điều chỉnh phụ thuộc vào hành trình toàn bộcủa cơ cấu ép khi phanh, bao gồm cả 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 khácnhau, tức là cả khi phanh ngặt và khi phanh với cờng độ nhỏ Hànhtrình điều chỉnh chỉ phụ thuộc vào khe hở tự do giữa má phanh vàtrống phanh mà không phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi của các chitiết

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.

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 điều chỉnh đợc đặt trong lỗ làm trên gân guốc phanh 4 với khe hởlớn hơn chiều dày má phanh Chốt 1 đợc lắp chặt trên mâm phanh, một

đầu nằm trong lỗ của ống

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  tơng ứng với khe hở qui định giữa má phanh

và trống phanh Các vòng ma sát 3 đợc ép chặt vào gân guốc phanhnhờ lò xo, tạo nên lực ma sát lớn hơn lực của lò xo trả qui dẫn về tâmcủa bộ điều chỉnh

Kết cấu trên hình 1.21b đợc dùng trên xe GAZ-24 (VONGA).Trong rãnh của piston 6 đợc đặt một vòng đàn hồi 5, luôn luôn ép chặtvào mặt trong của xi lanh 7 Nhờ lực ma sát tạo nên có gía trị lớn hơnlực 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  giữa trống phanh và má phanh khinhả phanh

Kết cấu trên hình 1.21c là kết cấu loại cóc, dùng với dẫn độngkiểu chêm ép Trên mặt ngoài của ống lót 10 đợc làm các răng dạngxoắn ốc Bên trong nó là lỗ ren nối với đầu tỳ 9 của guốc phanh Có 8,

đầu có dạng phù hợp, tỳ vào răng xoắn trên ống lót 10 Khi phanh, nếuhành trình của trụ trợt 11 lớn hơn bớc chiều trục của răng cóc, thì cóc

8 sẽ trợt đi một răng sang rãnh khác Khi nhả phanh, ống lót và trụ trợttrở về vị trí ban đầu Do tác dụng của cóc, ống lót xoay đi một góc nào

đó và qua mối ghép ren đẩy đầu tỳ 9 ra một lợng tơng ứng, làm giảmkhe 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 rãnhvòng trên phần răng của ống 13 Tai 17 liền với bạc 15 đợc nối vớiguốc phanh Bạc 15 liên kết ren với ống 13 Chốt 14 luôn luôn đợc đẩysang tận cùng bên trái nhờ lò xo Giữa chốt 14 nối với tai 16 và phầncòn lại của cơ cấu có thể dịch chuyển tơng đối một khoảng tự do là 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 hồicủa cốc 12 sẽ trợt đi một rãnh trên phần răng của ống 13, bù lại phầnkhe hở tăng lên và đẩy tai 17 ra gần trống phanh hơn Khi nhả phanh,lực của lò xo trả không đủ sức thắng lực đàn hồi của vấu kẹp, nên guốcphanh đợc giữ lại ở gần trống phanh hơn và khe hở quy định giữachúng đợc phục hồi

Kết cấu trên hình 1.21e là kết cấu loại chêm thủy lực, đợc dùngtrên các ôtô ben họ MAZ ở vị trí nhả phanh, lò xo 18 kéo các đầutrên của guốc tỳ vào ụ tỳ 20, lò xo 19 kéo các đầu dới lại - tạo nêntrong xi lanh 21 và khoang trái của xi lanh 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

đạp phanh sẽ tăng lên, đòi hỏi tăng lợng chất lỏng đi đến các xi lanh

ép Do đó khi nhả phanh, piston của xi lanh điều chỉnh 22 chuyển

động ngợc lại, thì qua các lỗ trên nó, dầu từ khoang bên phải sẽ épcong mép của phớt cao su xuống để đi sang khoang bên trái, bù cho l-ợng dầu cần tăng lên Khi piston của xi lanh điều chỉnh dừng ở vị trícân bằng, lợng dầu nói trên không thể trở về xi lanh chính đợc vì phớtchỉ cho dầu di qua theo một chiều Nhờ đó các guốc phanh đợc đẩy ragần trống phanh hơn, phục hồi lại khe hở quy định

Qua phân tích sự làm việc của các bộ điều chỉnh loại I, ta thấyrằng: các bộ điều chỉnh loại này có kết cấu tơng đối đơn giản Tuy vậychúng chỉ thích hợp với các cơ cấu phanh có đặc tính làm việc ổn địnhcao, có quan hệ giữa dịch chuyển 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 I không thể đảm bảo điềuchỉnh chính xác Trong trờng hợp nh thế cần phải sử dụng các bộ điềuchỉnh phức tạp hơn, đó là các bộ điều chỉnh loại II, kết cấu điển hìnhcủa 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 điềuchỉnh này điều chỉnh khe hở theo hành trình tự do của guốc phanh.Phần hành trình tơng ứng với biến dạng đàn hồi của các chi tiét không

ảnh hởng gì đến sự làm việc của bộ điều chỉnh

Khi phanh, lúc guốc phanh dịch chuyển hết hành trình tự do quy

định ứng với khe hở  trên hình vẽ, thì đầu móc phía dới của thanhrăng 4 (hình1.22a) sẽ tỳ vào rãnh cắt trong đĩa điều khiển 5 Đĩa 5cùng với đòn 6 đợc lắp cố định trên khung xe Nếu guốc tiếp tục dịchchuyển quá hành trình quy định do khe hở giữa trống và guốc tănglên, thì qua bánh răng 8 nó làm quay vành côn ngoài của khớp mộtchiều 1 theo hớng quay tự do ở phần hành trình ứng với biến dạng

đàn hồi của các chi tiết, tức là khi guốc phanh đã ép sát trống phanh,trục vít 2 dới tác dụng 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 vớiphần côn trong làm trên trục vít 2

Khi nhả phanh (hình.1.22b), sau khi guốc đã lùi lại hết hànhtrình ứng với biến dạng đàn hồi, thì dới tác dụng của các lò xo 7, khớp

1 lại đóng lại Trong thời gian dịch chuyển tiếp theo về vị trí ban đầu(ứng với đoạn hành trình tự do vợt quá quy định) thanh răng 4 sẽ làmquay trục vít 2 thông qua khớp 1 Trục vít 2 khi quay, lại làm quaybánh vít 3 và cùng với nó là trục của cam ép, đa khe hở giữa 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

điều chỉnh này đợc đặt ngay trong xi lanh bánh xe Trong xi lanh 2 của

bộ điều chỉnh lắp cố định piston 3, trong piston 3 lắp một piston phụ 5cùng với van 4 Khi đạp phanh, chất lỏng có áp đi vào khoang A của xilanh, ép piston 5 cùng van 4 dịch chuyển sang trái, tỳ vào vành chặn 7.Khi áp suất trong xi lanh 2 vừa đạt đến giá trị quy định: (0,10  0,15)

pmax, thì lò xo 6 bị ép lại và van 4 mở ra cho dầu đi từ khoang A sangkhoang B, đẩy piston làm việc 1 và qua cốc 8 ép guốc phanh tỳ sát vàotrống phanh

Khi nhả phanh, van 4 vẫn mở cho đến khi áp lực tác dụng lênvan (bằng áp suất chất lỏng trong các khoang A và B nhân với diệntích tiết diện ngang của cần 9) giảm xuống nhỏ hơn lực của lò xo 6 nómới đóng lại Trong thời gian van 4 mở, chất lỏng tự do đi ngợc từkhoang B qua khoang A rồi trở về dẫn động để nhả phanh, còn piston

1 - dịch chuyển sang phải Khi áp suất trong dẫn động giảm đến giá trịquy định (0,10  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 phanhvới khe hở cần thiết Theo mức độ mài mòn má phanh, piston 1 (ở vịtrí nhả phanh) sẽ dịch dần sang trái ra xa piston 3, do một phần chấtlỏng bị van 4 giữ lại trong khoang B Do đó khe hở giữa má phanh vàtrống 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 phanh dừng.

H×nh 1.26 C¬ cÊu phanh dïng chªm Ðp

1- Guèc phanh; 2- M©m phanh; 3- BÇu phanh;

4- Chªm Ðp; 5- Con l¨n; 6- Trô trît; 7- TÊm c¸ch

8- R¨ng cãc; 9- PhÇn ren ®Çu tú.

b. 1.2.1.2 Loại đĩa:

Cơ cấu phanh loại đĩa thờng đợc sử dụng trên ôtô du lịch (chủ yếu ởcác bánh trớc) và máy kéo Gần đây loại phanh này bắt đầu đợc sửdụng trên một số ôtô vận tải và chở khách

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

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rãnh thông gió, đĩa một lớp kimloại hay ghép hai kim loại khác nhau

Trên ôtô sử dụng chủ yếu loại một đĩa quay dạng hở, ít khi dùngloại vỏ quay Trên máy kéo còn dùng loại vỏ và đĩa cố định, vòng masát quay

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 tạo của 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 lanhthủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 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 kiểubơi Phơng án lắp cố định (H1.27 và H.1.31a) có độ cứng vững cao,cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém,nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làmtách rời (H1.29) hay liền với xi lanh bánh xe (H1.30 và H.1.31b,c) vàtrợt trên các chốt dẫn hớng cố định (chốt 3 hình 1.30 và chốt 2 hình1.31b) Kết cấu nh vậy có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn hớng

bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệuqủa phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủylực 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  50 oC.Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đógiảm đợc cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứngcủa các bánh xe dẫn hớng

Vị trí bố trí má kẹp đối với đờng kính thẳng đứng của bánh xe ảnhhởng nhiều đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của

nó Trên hình 1.14b là hai phơng án bố trí má kẹp Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcos ; RG2 = Z - 2fNcos Tức là RG2 < RG1 hay: bố trímá kẹp ở phía 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 đĩaloại vỏ quay Cơ cấu phanh gồm 2 phần 8 và 9 nối cứng và quay cùngmoay ơ bánh xe Các đĩa phanh 11 và 12 lắp cố định, trên gắn các tấm

ma sát, có rãnh nghiêng chứa các viên bi 10 và đợc dẫn động quay nhờ

xi lanh thủy lực 2 Khi tác dụng lên bàn đạp, các đĩa phanh bị piston

đẩy xoay ngợc chiều nhau làm các viên bi trợt trên rãnh nghiêng, táchcác đĩa ra ép chặt các vòng ma sát vào mặt trong của phần 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 cácvòng ma sát sẽ đợc nối then hoa và quya cùng trục của bánh xe

C¸c c¬ cÊu phanh lo¹i nµy kÝn h¬n nhng kÕt cÊu phøc t¹p nªn Ýtdïng trªn «t«.

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; 3- ống dẫn; 4- Chốt dẫn hớng và giữ guốc phanh; 5- Vòng chắn bụi; 6- Guốc phanh; 7- Vòng làm kín; 8- Piston; 9- Đĩa phanh;

10- Má phanh.

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- 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; x

1 - Ke hở giữa mặt đầu ống 5 và mép piston 6; x

2 - 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 quay Hình chiếu A (Đã quay)

Hình 1.33 Phanh đĩa loại vỏ quay, kín.

b) Kết cấu cơ cấu phanh a) 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

 13 mm Đĩa xẻ rãnh thông gió dày 16  25 mm Đĩa ghép có thể cólớp lõi bằng nhôm hay 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 mộtlớp crôm Khi xi lanh đợc chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phảigiảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảmnhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với guốcphanh 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

mặt khoảng 12  16% diện tích bề mặt đĩa, nên điều kiện làm mát đĩarất thuận lợi

Trên hình 1.35a, minh hoạ sự biến dạng của vòng làm kín tơng ứngvới cùng một áp suất p và ba giá trị khe hở J1, J2 và J3 khác nhau: Vớikhe hở lớn nh J3, vòng làm kín có thể bị ép tụt ra khỏi rãnh lắp trên xilanh Với khe hở nh J2, vòng làm 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 về trạng 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 chiềutrục 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 máphanh và điều chỉnh khe hở đặc biệt nào Tuy vậy, trên một số xe kích

cỡ lớn có thể có trang bị thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở tự động (hình1.36)

c Ưu nh ợc điểm:

Qua phân tích nguyên lý làm việc và đặc điểm kết cấu, ta thấy

phanh đĩa có một loạt các u điểm so với cơ cấu phanh trống - guốc nh

sau:

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05  0,15 mm nên rấtnhạy, giảm đợc thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyềndẫn động

- 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 tănggiá trị của chúng để đạt hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạnbởi điều kiện biến dạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kích thớc nhỏgọn và dễ bố trí trong bánh xe

- 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 hình1.37)

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 phanhmòn nhanh

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

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 J

1 , J

2 , J

3 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.

- 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 để kết hợp làm phanh dừng

1.2.1.3 Loại dải:

Loại phanh này chủ yếu đợc sử dụng trên máy kéo xích Vì nó dùngphối hợp với ly hợp chuyển hớng tạo đợc một kết cấu rất đơn giản và gọn: Hình 1.38

Để tạo nên cơ cấu phanh chỉ cần dùng một dải phanh (4) bao ngoàitrống (3) của ly hợp chuyển hớng là đủ

Phanh dải có một số loại (Hình 1.39), khác nhau ở phơng pháp nốicác đầu dải phanh và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh

Hình 1.39a là sơ đồ phanh dải đơn giản không tự siết Khi tác dụnglực, cả hai đầu dải phanh đợc rút lên siết vào trống phanh Ưu điểmcủa sơ đồ này là không có hiện tợng tự siết, nên phanh êm dịu, hiệuquả phanh không phụ thuộc chiều quay Nhợc điểm là: Hiệu quảphanh không cao

Hình 1.39b là sơ đồ phanh dải đơn giản tự siết một chiều Nhờ cómột đầu đợc nối cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự xiết cao hơnchiều ngợc lại tới gần 6 lần Tuy vậy khi phanh thòng dễ bị giật, khôngêm

Hình 1.39c là sơ đồ phanh dải loại kép Kết cấu của nó giống nhghép hai phanh dải loại đơn có chung một đầu cố định Bất kỳ trốngphanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi

và luôn luôn có một nhánh tự siết

Hình 1.39d là sơ đồ phanh dải loại bơi Nó làm việc tơng tự nhphanh dải đơn giản tự siết, nhng hiệu quả phanh không phụ thuộcchiều quay

Tất cả các loại phanh dải đều có chung nhợc điểm là áp suất trên bềmặt ma sát phân bố không đều Nên má phanh mòn không đều và tảitrọng hớng kính tác dụng lên trục lớn

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 (=0,40,6) 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 nhiềuloại 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 suấtthấp, độ chính xác kém và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe.Nhng ở máy kéo các đờng dẫn động không dài, tốc độ chuyển độngthấp 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 thờng sử dụng 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 mộtdòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn đợc ôtô máy kéo với một hiệuquả xác định nào đó Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòngvới 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 nén hai khoang, xi lanhchính kép hay bộ chia mà kết cấu của chúng sẽ đợc nghiên cứu ở cácphần sau

Mỗi sơ đồ đều có các u khuyết diểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồphân dòng phải 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 hỏngdòng phanh cầu trớc

Khi dùng các sơ đồ b,c và d hiệu quả phanh giảm ít hơn.Hiệu quảphanh đảm bảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó Tuyvậy khi dùng sơ đồ b và d, lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính

ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng Điều này cần phảitính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay 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 động phanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa mô men phanh sinh ra với lực tác dụng lênbàn đạp và hành trình của nó;

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

- Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quảphanh phải còn tối thiểu là 50%;

- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải đợc tự độngphanh 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  0,4 s)

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trongdẫn động chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh đã ép sát trốngphanh

- Hiệu suất cao (=0,8  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 cấu phanh

Nhợc điểm của dẫn động thủy lực là:

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào đó bị dò rỉ thì cảdòng dẫn động không 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 ờng ống bị rung động và mô men phanh không ổn định

đ 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

Hình 1.40 Các sơ đồ phân dòng

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 vớibàn đạp

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 tíchnăng thủy lực Ngời lái chỉ điều khiển các van, qua đó điều chỉnh ápsuất và lu lợng chất lỏng đi đến các cơ cấu phanh tùy theo cờng độphanh yêu cầu

Trên hình 1.41 là sơ đồ dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp Khingời lái tác dụng lên bàn đạp phanh 6, piston 4 trong xi lanh chính 5 sẽdịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịchchuyển sang trái Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng theo Chấtlỏng 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 chânkhông Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B đợc phân cáchbởi piston (hoặc màng) 11 Van chân không 5, làm nhiệm vụ: nốithông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đờng thông giữa chúngkhi đạp phanh Van không khí 9, làm nhiệm vụ: cắt đờng thông củakhoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đờng thông của 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

Hình 1.41 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp.

Hình 1.42 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không.