Thiết kế hệ thống phanh cho xe tải 11 tấn dựa trên xe cơ sở HYUNDAI

Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lêndầu trên và đầu dới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyểntheo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống p

Bộ giáo dục và đào tạo Cộng hoà xã hội chủ nghĩa Việt Nam

Trờng đại học Bách khoa Hà Nội Độc lập – Tự do – Hạnh phúc Tự do – Tự do – Hạnh phúc Hạnh phúc

Thiết kế hệ thống phanh cho xe tải 11 tấn dựa trên xe cơ sở HyunDai

2 – Tự do – Hạnh phúc Các số liệu ban đầu

- Tài liệu xe HYUNDAI 11 tấn

- Hệ thống phanh Ôtô

- Các tài liệu liên quan đén đề tài

3 – Tự do – Hạnh phúc Nội dung các phần thuyết minh và tính toán

+ Tổng quan về hệ thống phanh

+ Tính toán khảo sát hệ thống phanh xe HYUNDAI

+ Thiết kế hệ thống dẫn động phanh + Hớng dẫn sử dụng hệ thống phanh

4 – Tự do – Hạnh phúc Các bản vẽ và đồ thị (cần ghi rõ tên và kích thớc các bản vẽ)

+ Bố trí chung+ Cơ cấu phanh+ Họa đồ lực phanh+ Tổng van phanh+ Xi lanh phanh chính+Sơ đồ dẫn động phanh+ Bản vẽ chi tiết

5 – Tự do – Hạnh phúc Cán bộ hớng dẫn: Thầy giáo Thạc sỹ Phạm Huy Hờng

………

6 – Tự do – Hạnh phúc Ngày giao nhiệm vụ thiết kế :

………

7 – Tự do – Hạnh phúc Ngày hoàn thành nhiệm vụ thiết kế: ngày30 tháng 4 năm 2005

Hà Nội, ngày tháng năm 2005

Chủ nhiêm bộ môn Cán bộ hớng dẫn

(Ký và ghi rõ họ tên) (Ký và ghi rõ họ tên)

Sinh viên đã hoàn thành và nộp toàn bộ bản thiết kế cho bộ môn

Ngày tháng năm 2005

(Ký và ghi rõ họ tên)

Nguyễn Hoài Nam

Lời nói đầu

Công cuộc đổi mới đất nớc của nhân dân ta đã thu đợc thành tựu tolớn có ý nghĩa quan trọng, những tiền đề cho công nghiệp hóa, hiện đại hóa

đã đợc hoàn thành về cơ bản, nớc ta chuyển sang thời kỳ mới, thời kỳ đẩymạnh công nghiệp hóa, hiện đại hóa

Để có đợc những tiền đề trên ngành công nghệ chế tạo nớc ta trongnhững năm gần đây đã có những tiến bộ nhanh chóng, trong đó không thểkhông nói đến sự tiến bộ nhảy vọt của nền công nghiệp ô tô Chỉ trongkhoảng 10 năm trở lại đây, trên thị trờng Việt Nam đã xuất hiện ngày càngnhiều các loại xe lắp ráp trong nớc và nhập từ nớc ngoài, với kiểu dángthẩm mỹ, tiện nghi sang trọng, tốc độ cao, độ an toàn lớn, hiệu quả về kinh

tế Đặc biệt các loại xe này phần lớn đợc lắp ráp tại Việt Nam và trong đó

tỷ lệ nội hóa ngày càng nhiều

Sau 5 năm học tại trờng em đợc giao nhiệm vụ thiết kế hệ thốngphanh xe tải 11 tấn Hệ thống phanh là hệ thống quan trọng và rất phức tạp,

đặc biệt do có hệ thống giao thông tốt, xe hiện đại vì vậy vận tốc chuyển

động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện sự làmviệc của hệ thống phanh nhằm đảm bảo tính an toàn cao cho sự chuyển

động của ô tô ngày càng cấp thiết

Trong phần tính toán v thiết kế n y em dựa chủ yếu v o số liệu củaà thiết kế này em dựa chủ yếu vào số liệu của à thiết kế này em dựa chủ yếu vào số liệu của à thiết kế này em dựa chủ yếu vào số liệu của

xe tải HYUNDAI, các tài liệu tham khảo và hớng dẫn tính toán.Tuy vậy dotrình độ còn hạn chế về khả năng thiết kế nên đồ án này vẫn còn nhũng hạnchế nhất định mặc dù đã đợc sự hớng dẫn tận tình của cán bộ hớng dẫn Emmong rằng với sự chỉ bảo và đóng góp ý kiến của các Thầy, Cô giáo trong

bộ môn sẽ giúp em vững vàng hơn trong bớc đờng công tác của mình saunày

Em xin chân thành cảm ơn!

Sinh viên Nguyễn Hoài Nam

Chơng II: Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh xe tải

11 tấn (dựa vào xe Huyndai)

I/ Giới thiệu về xe huyndai và hệ thống phanh của xe tham khảo

Huyndai

1/ Các thông số cơ bản về xe Huyndai

2/ Giới thiều về hệ thống phanh xe Huyndai-11 tấn

II/ Thiết kế cơ cấu phanh

1/ Xác định mômen sainh ra tại các cơ cấu phanh

2/ Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh

3/ Tính toán kiểm bền chốt phanh

Chơng III: Thiết kế hệ thống dẫn động phanh

III.1 Đặt vấn đề và nêu ra phơng án thiết kế

III.1.1 Đặt vấn đề

III.1.2 Phơng án thiết kế

III.2 Tính toán một số cơ cấu dẫn động phanh

Chơng IV: Quy trình công nghệ gia công chế tạo chi tiết thiết kế

I./ Phân tích

1/ Chức năng làm việc của chi tiết

2/ Điều kiện làm việc của pistôn

II./ Phơng pháp chế tạo phôi

III./ Các nguyên công cơ bản:

1/* Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất

2/* Nguyên công 2: Khoan lỗ

3/* Nguyên công 3: Tiện bề mặt làm việc của Pistôn màng

4/* Nguyên công 4: Kiểm tra

Chơng V: Hớng dẫn sử dụng hệ thống phanh

I/ Hớng dẫn sử dụng

1 Khi xe cha nổ máy

2 Khi xe nổ máy

3 Khi xe đang chạy trên đờng

4 Chú ý khi sử dụng hệ thống phanh

II/ Điều chỉnh hệ thống phanh

1 Điều chỉnh phanh dừng

2 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp

3 Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của phanh công tác

4 Xả không khí (xả air) trong hệ thống dẫn đồng bằng thuỷ lực

III/ Những h hỏng của hệ thống phanh trong quá trình sử dụng

1 Bàn đạp phanh bị hẫng do các nguyên nhân chính sau đây:

2 Phanh ăn đột ngột

3.Phanh bị dính dầu

4 Phanh bị ớt

5 Phanh bị mòn nhiều

6 Các bề mặt má phanh không ép hết vào trống phanh

7 Phanh không tác dụng hay không làm việc ở một bánh xe

8 Có tiếng kêu trong trống phanh

9 Mức dầu phanh bị giảm liên tục

10 Phanh xiết (bó phanh)

IV/ Những h hỏng của hệ thống phanh dừng

1 Guốc phanh bị dính dầu

2 Hành trình điều kiển của đòn tay phanh quá lớn

3 Phanh ăn đột ngột

4 Không cố định đợc đòn điều kiển tay phanh

Kết luận

chơng I Tổng quan về hệ thống phanh

I/ Công dụng phân loại yêu cầu

1./ Công dụng.

Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển dộng của Ôtô hoặclàm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho

ôtô dừng đợc trên đờng có độ dốc nhất định, chất lợng của hệ thống phanh

có ảnh hởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô Hệ thốnghãm ôtô sẽ đảm boả cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh đợc nhữngtai nạn xẩy ra trên đờng

3./ Yêu cầu.

Hệ thống phanh la một bộ phân quan trọng của ôtô đảm nhận chứcnăng "an toàn chủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầusau đây

+./ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờnghợp đó là

- Quãng đờng phanh ngắn

- Thời gian phanh ít nhất

- Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh

+./ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh.+./ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cờng độ lao động của ngời lái.+./ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trờng hợp nguy hiểm.+./ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theonguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với mọi cờng độ.+./ Cơ cấu phanh không có hiện tợng tự xiết.

+./ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt

+./ Có hệ số ma sát cao và ổn định

+./ Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lựcphanh sinh ra ở cơ cấu phanh

+./ Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

+./ Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dỡng

II./ Kết cấu của hệ thống phanh.

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đóphanh chính thờng là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanhphụ thờng là phanh tay, phanh tay thờng đợc bố trí ở ngay sau trục thứ cấpcủa hộp số hoặc bố trí ở các bánh xe

Việc dùng cả hai phanh chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtôkhi chuyển động và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó làcơ cấu phanh và dẫn động phanh

1./ Cơ cấu phanh.

Cơ cấu phanh có nghĩa vụ toạ ra Mômen phanh cần thiết và nâng caotính ổn định trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làmgiảm tốc độ góc của bánh xe ôtô

Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các gốc phanh bố trí bêntrong đợc sử dụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh cònphải đảm bảo yêu cầu sau, nh Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn địnhkhi điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (nh tốc độ xe, số lầnphanh, nhiệt độ môi trờng)

1.1 Cơ cấu phanh guốc.

1.1.1 Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía các lực dẫn động bằng nhau.

Hình 1: Cơ cấu phanh bánh trớc xe GAZ-53A1: Cam lệch tâm 2: Chốt có vòng đệm lệch tâm

Với các bố trí nh vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham sốcủa guốc phanh giống nhau thi Momen ma sát ở trên guốc phanh trớc lớnhơn của guốc phanh sau Sở dĩ nh vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốcphanh trớc có xu hớng cờng hoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xuhớng chống lại lực dẫn động khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tợng ngợc lại.Cơ cấu phanh này đợc gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lầnphanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cờng độ hao mòn của tấm masát trớc lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều Để cân bằng sự hao mòn của haitấm ma sát, khi sửa chữa có thể thay thế cùng một lúc, ngời ta làm tấm masát trớc dài hơn tấm sau Kết cấu

Của loại cơ cấu phanh này ở (hình 1) khe hở giữa các guốc phanh vàtrống phanh đợc điều chỉnh bằng cam lệch tâm còn định tâm guốc phanhbằng chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định

1.1.2 Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển gốc nh nhau.

Hình 2: Kết cấu phanh xe ZIL-1311: Cam quay 4: Trống phanh 2: Lò xo 5: Chốt lệch tâm

6: Bầu phanh

Cơ cấu phanh này (hình 2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốcphanh là bằng nhau Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi,cơ cấu phanh này có cờng độ ma sát ở các tấm ma sát nh nhau và đợc gọi làcơ cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) doprofin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dị chuyển góc nh nhau

Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơcấu trục vít, bánh vít nhằm thay đổi vị trí của Cam ép và chốt lệch tâm ở

điểm đặt cố định

1.1.3 Cơ cấu guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động bằng nhau.

Hình 3: Kết cấu phanh xe UAZ-452 1: Xy lanh 3: Cam lệch tâm 2: ốc xả khí 4: ốc xả khí

5: Chốt cố định

Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cờng độ hao mòn của các tấm

ma sát giống nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh nh nhau khi xechuyển động lùi, mômen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quảphanh khi tiến và lùi rất khác nhau

Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là camlệch tâm và chốt lệch tâm

1.1.4 Cơ cấu phanh loại bơi.

Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lêndầu trên và đầu dới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyểntheo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát nêncác guốc phanh bị cuốn theo chiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tácdụng lên piston một lực và đảy ống xi lanh làm việc tỳ sát vào điểm cố

định, với phơng án kết cấu này hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi bằngnhau (Sơ đồ cơ cấu phanh này ở hình 4)

Hình 4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi1: Xi lanh phanh 2: Lò xo

1.1.5 Cơ cấu phanh tự cờng hoá.

Hình 5: Cơ cấu phanh xe GAZ1: Lò xo 3: Lò xo 2: Xi lanh 4: ốc điều chỉnh

Theo kết cấu thì guốc phanh sau đợc tỳ vào chốt cố định và bản thânguốc phanh sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trớc Lực dẫn

động của guốc phanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trớc thông quachốt kỳ trung gian, từ điều kiện cân bằng theo phơng ngang các lực tácdụng lên guốc phanh trớc có thể xác định đợc lực tác dụng lên guốc trớc.Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốcphanh sau sẽ lớn hơn guốc phanh trớc rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh

Mp sẽ giảm đi nhiều Do guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trớcnên tấm ma sát gốc phanh sau dài hơn tấm ma sát guốc phanh trớc

Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấuren trong chốt tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này

1.2 Cơ cấu phanh loại đĩa.

Hình 6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trớc Xe VAZ-2101

Phanh đĩa ngày càng đợc sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa: Loại

đĩa quay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều u điểm so với phanh guốc ápsuất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều, má phanh ít

mòn và mòn đều hơn nên ít phải điều chỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn,mômen phanh khi tiến cũng nh khi lùi đều nh nhau, lực chiều trục tác dụnglên đĩa là cân bằng có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm đợc thờigian tác dụng phanh.

Nhợc điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ đợc sạch trên các bề mặt

ma sát

Trên hình 6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa haitấm ma sát 2 và 5 khi phanh, áp lực dầu trong các xi lanh 3 và 6 tăng lên,

đẩy các piston 4 và 7 ép tấm ma sát vào đĩa

1.3 Phanh dừng (phanh tay).

Hinh 7: Phanh tay kiểu tang trống1: Má phanh 7: Vành rẻ quat 2: Tang trống 8: Ti

3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dới 9: Cần

4:Trục thứ cấp hộp số 10: Răng rẻ quạt 5: Lò xo hồi vị 11: Tay hãm

6: Trục quả đào 12: Tay kéo phanhPhanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanhhay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí Hình 7 là hình vẽcủa cơ cấu phanh dừng kiểu tăng trống đợc lắp ngay sau trục thứ cấp của

hộp số phanh dừng tác động lên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằngcơ hí và điều khiển bằng tay, cũng có loại dẫn động bằng khí nén và lò xo.

2/ Dẫn động phanh.

2.1 Dẫn động cơ khí.

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dâycáp Dẫn động cơ khí ít khi đợc dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấuphanh vì nó

Khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững củacác thanh dẫn động phanh không nh nhau, khó đảm bảo sự phân bố lựcphanh cần thiết giữa các cơ cấu Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơkhí không sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thốngphanh dừng

Hình 8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp

1:Tay phanh 5:Trục 8,9:Dây cáp dẫn độngphanh

2;Thanh dẫn 6:Thanh kéo 10:Giá

3:Con lăn dây cáp 7:Thanh cân bằng 11,13:Mâm phanh

4:Dây cáp 12:Xilanh phanh bánh xe

Nguyên lý làm việc Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 đợc truyềnqua dây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đếncác guốc phanh, vị trí của cần phanh tay 1 đợc định vị bằng cá hãm trênthanh răng 2

* Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độcứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài.

* Nhợc điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lựckhông cao, thời gian phanh lớn

đợc phanh cùng một lúc vì áp suất trong đờng ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tấtcả các má phanh ép sát vào các trống phanh Dẫn động phanh dầu có các u

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay

đổi cơ cấu phanh

* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng

2 3

4

Hinh 9: Sơ đồ dẫn đông phanh thuỷ lực một dòng

1: Bàn đạp 3: Đờng ống dẫn 2: Xilanh chính 4: Cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đảy piston của

xi lanh chính 2, do đó đều đợc ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh vàcác đờng ống dẫn dầu 3 chất lỏng với áp xuất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽthắng lực của lò xo và tiến hành ép guốc vào trống phanh

Khi không phanh nữa ngời lái không tác dụng voà bàn đạp các lò xohồi vị của bàn đạp, của viston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vịkéo guốc phanh vào vị trí cũ

2 6

1: Bàn đạp 4,6: Van

2: Tổng phanh 5: Cơ cấu xy lanh bánh

xe

3: Bộ phận chia dòng

a) Sơ đồ nguyên lý b) Cấu tạo cua xy lanh

Hình 11: Xy lanh chinh hai piston

Cấu tạo: Cơ cấu gồm có piston chính 1 đợc nối với bàn đạp, và pistontrung gian 2 đợc đặt tự do ở phía giữa của xilanh, piston 2 chia không gianxilanh thành hai khoang riêng biệt để nối với các dòng dẫn động phanh,mỗi dòng đợc cung cấp dầu bởi 1 bầu chứa riêng

Nguyên lý làm việc: Khi phanh ngời lái đạp vào bàn đạp làm chopiston chính 1 sẽ dịch chuyển về phía trái tạo nên áp suất cao ở khoang I,qua piston trung gian 2 tạo nên áp suất cao ở khoang II

Khi xẩy ra h hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch mộtcách tự do cho đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy củaxilanh, sau đó trong buồng xilanh của dòng không h hỏng sẽ tạo nên ápsuất làm việc khi đó xe vẫn đợc phanh nhng hiệu quả không cao ngời lái sẽcảm thấy h hỏng của hệ thống vì hành trình bàn đạp tăng lên

Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng

a) Sơ đồ b) Cấu tạo

Hình 12: Bộ chia1: Piston 3: Đầu nối tới dòng trớc

2:Đầu nối tới dòng sau 4: Từ xy lanh chính tới

Khi phanh chất lỏng t xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lựctác dụng lên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho

đến khi cân bằng với áp suất trong khoang, khi xẩy ra h hỏng ở một dongnào đó thì còn thứ II vẫn làm việc bình thờng song hiệu quả phanh của cả

xe có giảm và ngời lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng

2.3 Dẫn động phanh khí nén (Còn gọi là phanh hơi).

Dẫn động phanh khí nén đợc sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn vàtrung bình, đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh ngời ta sử dụngnăng lợng của khí nén, lực của ngời lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổngvan phanh do đó mà giảm đợc sức lao động của ngời lái, tuỳ theo liên kếtcủa xe rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2dòng

* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi 1: Máy nén khí 4: Bầu phanh

2: Bình chứa 5: ống dẫn hơi

3: Van phân phối 6: Bàn đạp phanh

7: Đồng hồ kiểm tra ápsuất

Nguyên lý:

Khi phanh ngời lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3

mở cho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đờng ống tới đầu phanh 4 đểtiến hành phanh

Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nénvới đờng ống dẫn và mở đờng ống của bầu phanh thông với không khí bênngoài, khí nén thoát ra ngoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo đợc lực phanh lớn

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc nh hệ thốngtreo loại khí

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén

- Số lợng các cụm khá nhiều, kích thớc và trọng lợng của chúng khálớn, giá thành cao

- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi ngời lái tácdụng vào bàn đạp khá lớn.

Dẫn động phanh liên hợp thờng đợc áp dụng ở các loại xe vận tải cỡlớn và áp dụng cho xe nhiều cầu nh: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320…

Hình 14: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô URAL-4320

1: Máy nén khí 2: Bộ điều chỉnh áp suất 3: Van bảo vệ 2 ngả 4: Van bảo vệ 1 ngả

5: Bình chứa khí nén 6: Phanh tay

7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc 8: Van tách

9: Đầu nối 10: Đồng hồ áp suất

11: Tổng van phanh 12: Xy lanh khí nén

13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh 15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh

* Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16

để mở van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổngvan phanh vào cơ cấu

Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến10kg/cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có

áp suất cao nh các đờng ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trìnhphanh van bảo vệ 2 ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và

tự động ngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng khônghỏng

Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn

động là phần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấuthuỷ lực thì đợc chia làm hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trớc

và sau

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực

- Kết hợp đợc nhiều u điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khínén, khắc phục đợc những nhợc điểm của từng loại khi làm việc độc lập

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực

- Kích thớc của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dỡng sửa chữa

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừnglàm việc cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơcấu dẫn động khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và

có rất nhiều cụm chi tiết đắt tiền

3 Bộ trợ lực phanh

Để tạo cho ngời lái xe không phải tác dụng 1 lực lớn vào bàn đạpphanh ngời ta bố trí và thiết kế các bộ phận trợ lực phanh

Ngày này trên các xe hiện đại có thiết kế nhiều hệ thống điều khiển

để giảm nhẹ cờng độ lao động cho ngời lái, làm cho ngời lái ít bị phạm phải

các sai phạm kỹ thuật, đảm bảo cho sự an toàn chuyển động ít sẩy ra các tainạn giao thông Thiết kế các bộ trợ lực cho hệ thống lái, ly hợp Hệ thốngphanh cũng là cần thiết.

Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực đợc thực hiện theo nhiềuphơng án

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

Dới đây xin giới thiệu bộ trợ lực chân không

Tác dụng: Để giảm nhẹ lực của ngời lái

Yêu cầu: Khi hỏng cờng hoá thì hệ thống phanh phải làm việc bìnhthờng tuy nhiên lực đạp có lớn hơn

- Đảm bảo nguyên tắc chép hình đạp ít thì hiệu quả phanh ít, đạpnhiều thì hiệu quả phanh tăng lên và dừng ở vị trí nào thì phanh ở vị trí đó.Trên hình 15: Giới thiệu kết cấu bộ cờng hoá chân không - thuỷ lựcdùng trên xe Fa3 - 66 và FA3 - 53A

Hình 16 là sơ đồ nguyên lý của bộ cờng hoá chân không thuỷ lực.Nguyên lý làm việc: Lợi dụng sự chênh lệc áp suất giữa họng hút của

động cơ 0.5KG/cm2 và áp suất khí trời 1 KG/cm2

H×nh 15KÕt cÊu bé cêng ho¸ ch©n kh«ng-thuû lùc dïng trªn xe G¸t 66, G¸t 53 A

1: BÇu bé trî lùc phanh 2: §Üa mµng ng¨n

3: Mµng ng¨n bé trî lùc phanh 4: C¬ cÊu ®Èy cña piston5: Lß xo cña mµng 6: Van ch©n kh«ng

7: Mµng cña tæng van phanh 8: Van kh«ng khÝ

9: N¾p cña th©n 10: Tæng van phanh

11: Lß xo cña tæng van phanh 12: Piston cña tæng van phanh13: Van chuyÓn 14: Xy lanh thuû lùc phô

Hình 16: Sơ đồ nguyên lý làm việc 1: Bầu cờng hoá 2: Màng ngăn

4: Ty đẩy cờng hoá 5: Lò xo hồi vị màng

6: Van chân không 7: Lò xo van không khí 8: Van không khí 11: Lò xo van chân không 12: Màng tuỳ động 15: Van bi một chiều 16: Piston công tác 17: Ty đẩy van

23: Piston điều khiển

Tạo ra lực cờng hoá giảm nhẹ lực của bàn đạp

Khi cha phanh van không khí 8 đợc đóng vai lại, van chân không 6

đ-ợc mở ra nhờ lo xo đẩy màng tuỳ động 12 mang theo piston điều khiển 23

đi xuống Buồng B thông với buồng C và D qua đờng ống dẫn thông vớibuồng A, nh vậy áp suất ở buồng A và B bằng nhau và bằng áp suất chânkhông ở họng hút đờng ống nạp, lò xo 5 đẩy màng cờng hoá 2 về vị trí trái,

ty đẩy 4 kéo piston lực 16 làm cho ty đẩy 17 tỳ vào thành xi lanh do vậypiston tiếp tục sang trái làm cho ty đẩy van 15 mở ra

Khi phanh ngời lái đạp vào bàn đạp phanh 1 lực cần thiết qua hệthống đòn, đẩy piston ở xi lanh chính đi áp suất phía sau piston tăng lênkhoảng 5KG/cm2 qua ống dẫn lên xi lanh của bộ cờng hoá, áp suất này tác

dụng lên pison 16 của bộ cờng hoá đẩy piston 16 sang phải khi đó ty đẩy 17tách khỏi thành xi lanh làm cho van 15 đóng lại ngăn cách buồng trớc vàsau của piston 16, tiếp tục đạp thì đẩy tới xi lanh bánh xe, đồng thời áp suấtdầu lớn đẩy piston điều khiển 23 đi làm cho van chân không 6 đóng lại,buồng C và D ngăn cách với nhau mà D lại thông với buồng A, buồng Cthông với buồng B do đó 2 buồng A và B ngăn cách nhau, tiếp tục đạp thìthông qua cần nối 6 và 8 làm cho van không khí 8 bắt đầu mở không khí từngoài qua bầu lọc gió vào buồng E, D và vào buồng A ở buồng A có ápsuất khí trời 1 KG/cm2, còn buồng B nối với họng hút động cơ có áp suất0.5KG/cm2 do đó tạo đợc lực cờng hoá thắng lò xo 5 đẩy piston 16 sangphải tạo ra khoang trớc của piston 16 thêm áp lực mới làm cho dầu dồn về

xi lanh bánh xe đẩy các má phanh ra tiếp xúc với trống phanh để hãm bánh

xe lại

Khi giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì áp suất ở khoang bêntrái của piston 16 không đổi nhng lúc này van không khí 8 van đang mở,dẫn đến không khí tiếp tục vào buồng A và tiếp tục đẩy màng và ty 4 đẩypiston 16 tăng lên làm cho áp suất giảm đi điều này làm cho piston điềukhiển 23 đi xuống làm cho van không khí 8 đóng lại, không khí khôing vàobuồng A nữa làm cho piston 16 dừng lại van chân không 6 vẫn đóng vẫntồn tại một lực cờng hoá

Khi ngời lái trực tiếp đạp bàn đạp, lực đạp tăng lên khi sự mất cânbằng lại diễn ra, áp suất ở xi lanh cờng hoá tăng lên lại tác dụng lên piston

điều khiển nâng màng 12 đi lên van không khí 6 lại mở ra và quá trình lạilàm việc nh khi phanh

Khi nhả bàn đạp phanh lò xo ở bàn đạp kéo bàn đạp về vị trí cũ, lò xo

ở xi lanh chính đẩy piston về vị trí cũ đầu hồi về xi lanh chính lò xo côn của

bộ cờng hoá đẩy piston về vị trí cũ (bên trái) piston 23 đi xuống do áp suấtgiảm, van không khí 8 đóng lại van chân không 6 đợc mở ra làm cho buồng

A và Buồng B thông nhau và bằng áp suất của họng hút Qua ty đẩy 4 kéopiston 16 sang trái làm hco ty đẩy 17 tỳ vào đáy xy lanh, piston 16 chuyển

động nữa thì mở van 15 lúc đó dầu hồi từ xi lanh bánh xe qua lỗ van 15 về

xy lanh chính

Chơng II Tính toán và thiết kế cơ cấu phanh xe tải 11 tấn

( dựa vào xe hyundai )

I Giới thiệu về xe huyndai và hệ thống phanh của xe tham khảo (hyundai 11 tấn):

1./ Các thông số cơ bản về xe Huyndai:

Xe Hyundai 11 tấn là loại xe tải do hãng Hyundai của Hàn Quốc sảnxuất Đây là loại xe đợc dùng để chuyên chở các vật liệu và các phụ kiện cókích thớc lớn nhằm phục vụ các công trình xây dựng và các nơi có khônggian vừa và lớn Xe có công suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứngvững gồm nhiều thiết bị hiện đại đợc trang bị trên xe và đảm bảo an toàncho ngời sử dụng trong các điều kiện đờng sá, khí hậu có phần khắc nghiệt

Với đề tài đợc giao là nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống phanhdùng cho xe tải loại 11 tấn dựa trên cơ sở là xe Hyundai do hãng Hyundaicủa Hàn Quốc sản xuất.

1

11 10

9 8

7 6

5 4 3

- Phanh tay loại Tang trống, tác dụng phía sau hộp số

- Kiểu động cơ: Động cơ diegen, 4 kỳ, phun nhiên liệu trực tiếp, làmmát bằng nớc

- Số xy lanh 8

- Công suất lớn nhất 290KW/2200v/p

- Mômen xoắn lớn nhất 100KGm/1400v/p

- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến piston xy lanh bánh xe 160mm

- Khoảng cách từ tâm bánh xe đến điểm tựa chốt quay 170mm

2./ Giới thiệu về hệ thống phanh xe Huyndai 11 tấn.

2.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe huyndai 11 tấn.

Hình 18: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai1: Đồng hồ áp suất 12: Van ba ngả

2: Cơ cấu phanh bánh xe 13: Cơ cấu phanh bánh xe

3: Máy nén khí 14: Cơ cấu phanh bánh xe 4: Bình lọc hơi nớc 15: Bầu phanh chính của cầu giữa và trớc5: Bình nén khí 16: Bầu phanh chính của phanh cầu sau6: Cơ cấu phanh bánh xe 17: Bình dầu

7; Cơ cấu phanh xe 18: Van chuẩn đoán

8: Van phân phối 19: Van xả nhanh

9: Cơ cấu phanh bánh xe 20: Bình ngng tụ hơi nớc

10: Bầu phanh tay 21: Van an toàn

11 Van xả khí 22: Bàn đạp phanh

*Nguyên lý làm việc:

Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suấtnhất định và đợc kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi đợc đa tới các bìnhchứa khí nén

Khi thực hiện quá trình phanh thì ta đạp bàn đạp phanh làm cho vanphân phối mở và khí nén từ bình chứa đến mở van ở các bầu phanh chínhcủa các cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới ép pitôn màng trong bầuphanh chính đẩy pitôn dầu trong bầu phanh chính và đ dầu tới các xy lanhbánh xe và thực hiện quá trình phanh

Khi không phanh thì nhờ các lực lò xo hồi vị kéo các guốc phanh lại

và dầu hồi về bình dầu lúc này khí nén không hồi về bình chứa mà thôngvới khí quyển và áp suất trong buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầuphanh đẩy pitôn màng dịch chuyển về vị trí ban đầu và dừng quá trìnhphanh

2.2 Máy nén khí.

Máy nén khí là để tạo 1 lợng khí nén dự trữ cố định ở các ôtô dùng hệthống phanh hơi và phanh liên hợp

* Nguyên lý làm việc

Máy nén khí đợc dẫn động bằng truyền động đai từ trục khuỷu độngcơ Dới tác dụng của độ chân không sinh ra trong xy lanh của máy nén khí,không khí đợc hút vào máy nén khí và khi vào trong không khí đợc nénlại

và có áp suất cao sau đó đợc đa tới bình chứa khí nén qua các ống dẫn

động

dụng giữ nguyên áp suất khí nén trong một giới hạn nhất định là trongkhoảng (0,6 - 0,77Mpa) áp suất này bảo đảm cho luồng khí nén từ cácbình chứa vào các bầu phanh với tốc độ giới hạn không đổi và với lu lợngtrong một giây lớn nhất do vậy bảo đảm đợc thời gian chậm tác dụng củadẫn động phanh là ngắn nhất.

2.4 Van an toàn.

Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng

áp suất quá lớn trong trờng hợp tự động điều chỉnh áp suất bị h hỏng Van

đợc bố trí ở bình chứa khí nén gần máy nén khí và đợc điều chỉnh áp suất bị

h hỏng Van bố trí gần nén khí và đợc điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mởvan khoảng 0,9 - 0,95Mpa Van đợc điều chỉnh nhờ áp suất khí và đợc hãmlại nhờ lò xo

Hình 21: Van an toàn1: Đế van 2: Thân van 3: Bi 4: Lò xo van 5: Đai ốc hãm 6: Ty điều chỉnh

2.5 Cơ cấu phanh bánh xe.

12 11

Cơ cấu phanh của xe tham khảo là cơ cấu phanh 2 guốc phanh đợc

điều khiển cùng chung 2 xi lanh

Với đặc điểm nh vậy thì khi phanh có một má xiết và một má nhả, má

nhả khi làm việc có xu hớng là đi ra xa trống phanh còn má xiết thì sẽ có xuhớng vào trống phanh do vậy mà khi làm việc lực ma sát của má xiết vàtrống phanh lớn hơn của má nhả và trống phanh.

II Thiết kế cơ cấu phanh.

1./ Xác định mô men sinh ra tại các cơ cấu phanh

Khi ngời lái tác dụng một lực vào bàn đạp thì ở cơ cấu phanh sẽ sinh

ra một mômen ma sát hay còn gọi là mômen phanh Mp nhằm hãm bánh xelại lực đó ở bánh xe xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngợc chiều chuyển

động của bánh xe và lực này gọi là lực phanh:

Ta có: Pp = Mp/rbx

rbx: là bán kính làm việc của bánh xeKhi phanh thì bánh xe chuyển động chậm dần vậy có mômen quántính Mjp tác dụng mômen này có chiều chuyển động cùng chiều với chiềuchuyển động của ôtô

Khi phanh thì ta có lực quán tính cùng chiều với chiều chuyển độngcủa ôtô vậy ta có:

G

g

 trong đó thì Jp: là gia tốc chậm dần khi phanh

Khi phanh thì các lực tác dụng của không khí Pw và Pf có thể bỏ quavì không ảnh hởng nhiều tới các chỉ tiêu phanh

Để sử dụng hết trọng lợng bám của ôtô thì các cơ cấu phanh đợc bố trí

ở các bánh xe trớc và sau.

Vậy để đảm bảo điều kiện phanh tối u là phải tận dụng hết trọng luợngbám của xe mặt khác lực phanh lớn nhất mỗi bánh xe lại hạn chế bởi điềukiện bám là:

P G trong đó G: là trọng lợng toàn bộ của xe khi đầy tải

Ta làm một suy luận nhỏ là: P p max G. (1)

Mặt khác lại có theo cân bằng lực kéo thì ta có: max

Vậy theo phân tích ở trên ta chỉ có thể chọn thông số đó là hệ số bámcủa mặt đờng

Hệ số bám của mặt đờng theo giáo trình của LT ôtô máy kéo (I)

max g max

ct

G b P

).

max g max

ct

G a P

12 5 , 6 1 05 , 7 2

15 , 2 21700

VËy lùc phanh sinh ra trªn toµn bé xe tháa m·n ®iÒu kiÖn b¸m

M«men sinh ra theo tÝnh to¸n ë 1 c¬ cÊu phanh cÇu tríc vµ sau lµ:

 0: góc ôm tấm ma sát và 100 độ  0  120độ.

 2 =  0 +  1

Để chọn đợc góc ôm tấm ma sát ta làm một suy luận nh sau:

Đối với 2 má ta phân tích mômen phanh tác dụng vào 2 guốc

Vì đặc điểm của 2 guốc phanh thiết kế là loại một xy lanh điều khiển 2guốc nh vậy thì khi phanh thì các lực tác dụng lên guốc phanh tạo một mánhả và một má xiết

Pp: lực phanh

Fn: phản lực hớng tâm (pháp tuyến)

Ft: phản lực tiếp tuyến

Ta có Ft = Fn ta tính mômen tại điểm 0' và 0" trong đó hệ số là hệ

số phụ thuộc vật liệu

2.20 2.1362.2, 09 sin 2.20 sin 2.136

guốc phanh trớc và sau để đảm bảo cho tổng mô men phanh sinh ra ở guốcphanh trớc và mô men sinh ra guốc sau bằng mô men tính toán của mỗi cơcấu phanh đặt ở bánh xe.

Các thông số kết cấu đã chọn 0, 1, 1, rt

Ta có: N + T = R

Trong đó N: Lực hớng tâm

T: Lực tiếp tuyếnR: Lực tổng hợp các lực ma sát đặt tại điểm giữa guốc phanh

3 , 0 1

3 , 0 230

Ta xác định đợc U, R, P theo phơng pháp họa đồ lực phanh

P: Lực do piton xy lanh bánh xe tác dụng vào guốc phanh

U: Lực tổng hợp

Xác định U, R, P theo phơng pháp họa đồ lực phanh khi đã biết góc

ma sát góc ma sát là góc tạo bởi lực R và lực N.

* Cách xây dựng họa đồ

Khi guốc phanh làm việc 2 má sẽ ép chặt vào trống phanh lực ép này

là do lực P tác dụng vào 2 guốc phanh vì 2 guốc phanh chịu sự điều khiểncủa một piton nên ta có guốc chịu 2 lực đẩy guốc phanh giống nhau P.Góc  là góc tạo bởi (X, N) muốn xác định đợc X ta chọn góc chọngóc  = 15 độ

Từ vị trí đặt lực P nối với tâm quay cố định của 2 guốc ta có trục Y từ

đó ta có trục X theo tính toán ta có 1, 2 và có  vậy từ đây ta xác định

đ-ợc vị trí đặt lực N có phơng hớng vào tâm 0

Ta dựng  tạo bởi (N và R) ta có phơng R1 và R2 từ đây ta có U1 và U2

do má trớc là má xiết và má sau là má nhả cho nên U1 hớng vào còn U2 ớng ra xa

h-Khi xây dựng xong hoạ đồ ta xây dựng đa giác lực bằng cách sau:Lấy 2 đoạn thẳng biểu diễn P1 và P2 bằng nhau sau đó rời các vec tơ U1

và U2 nối vào P sau đó rời tiếp các véc tơ R1 và R2 ta đợc các tam giác lựckhép kín

Từ đây ta xét tỷ lệ của R1/R2 = x nào đó vậy ta R1 = x P2 thay vào

ph-ơng trình mô men của cầu trớc và cầu sau ta tìm đợc R2 rồi xem biểu diễnbằng bao nhiêu (mm) a có tỷ lệ xích suy ra đợc P, U1, U2 và giá trị R1

* Theo biểu đồ

a Đối với mô men phanh sinh ra ở một guốc phanh cầu trớc theo

ph-ơng trình đối với bán kính r01 và r02 khác nhau

b Đối với mô men sinh ra một guốc phanh ở cơ cấu phanh cần sau:

3.1 Công ma sát riêng L: xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ

động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh

Theo tài liệu (I) công thức (2 - 39) ta có:

2 0