Nghiên cứu nâng cao độ an toàn cho hệ thống phanh lắp trên xem môtô

PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin, dựa trên các cơ sở lý thuyết, thực nghiệm, công trình đã công bố về các hệ thống phanh thủy

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

Người hướng dẫn khoa học: TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT

Phản biện 1: TS PHAN MINH ĐỨC

Phản biện 2: TS NHAN HỒNG QUANG

Luận văn sẽ được bảo vệ trước Hội đồng chấm Luận văn tốt nghiệp thạc sĩ kỹ

thuật họp tại Đại học Đà Nẵng vào ngày 29 tháng 09 năm 2017

Có thể tìm hiểu luận văn tại:

 Trung tâm Thông tin-Học liệu, Đại học Đà Nẵng

 Trung tâm Học liệu, Đại học Đà Nẵng

MỞ ĐẦU

1 LÝ DO CHỌN ĐỀ TÀI

Báo cáo của Ủy ban An toàn giao thông Châu âu [10] chỉ ra rằng, trên cùng một khoảng cách, lái xe môtô nguy hiểm hơn lái xe ôtô gấp 20 lần Và thống kê tình trạng tai nạn ở Đức từ năm 1990 đến 2011 cũng cho thấy tổng số người chết vì tai nạn giao thông giảm đáng kể (từ 11.000 người xuống còn 4.009 người) nhưng số người chết vì tai nạn môtô vẫn giữ nguyên không đổi

Ở Việt Nam, theo thống kê của Cục Cảnh sát giao thông năm

2015 [7]cả nước xảy ra 22.827 vụ, làm chết 8.727 người, bị thương 21.069 người So với năm 2014, giảm 2.842 vụ (- 11%), giảm 364 người chết (- 4%), giảm 3.794 người bị thương (- 15,26%) Trong đó:

Đường bộ: Xảy ra 22.326 vụ, làm chết 8.435 người, bị thương 20.815 người So với năm 2014, giảm 2.912 vụ (- 11,54%), giảm 410 người chết (- 4,64%), giảm 3.822 người bị thương (- 15,51%)

Xe máy là phương tiện đi lại chủ yếu của người dân, chiếm hơn 85% tổng số phương tiện giao thông đang hoạt động trên cả nước, với nhiều ưu điểm như tính cơ động cao, linh hoạt, giá thành rẻ Tuy nhiên, xe máy cũng là nguyên nhân gây ra gần 70% vụ tai nạn giao thông đường bộ Chính phủ đã ban hành nhiều giải pháp đồng bộ tăng cường công tác quản lý nhằm đảm bảo an toàn, giảm nguy cơ tai nạn cho hoạt động tham gia giao thông của người đi môtô, xe máy

Một trong những chính sách đó là tiêu chuẩn, quy chuẩn thiết kế hạ tầng, quản lý tổ chức giao thông, tiêu chuẩn kỹ thuật phương tiện Trong khi các hãng sản xuất môtô ở Việt Nam liên tục tung ra

các sản phẩm xe mới có dung tích thiết kế lớn hơn 125cc càng làm cho tỷ lệ tai nạn và vấn đề an toàn giao thông nghiêm trọng hơn Đang lái xe mà gặp một tình huống nguy hiểm trước mặt, phản ứng tự nhiên của chúng ta là đạp mạnh chân thắng, xiết cứng dàn bánh xuống mặt đường Tuy nhiên, do nguyên lý quán tính, chiếc xe đang chạy nhanh không dễ gì đứng lại ngay được, dàn bánh xe bị xiết cứng vẫn cố lê thêm một đoạn nữa, với tiếng rít chói tai của cao

su nghiến trên mặt đường, rồi khói và mùi khét do bánh xe bốc cháy tỏa ra Lúc đó, tài xế không còn điều khiển được tay lái, chiếc xe phóng đi loạng choạng, và nguy cơ một tai nạn khác rất dễ xảy ra

Sự phát triển của công nghệ khiến cho các thiết bị, phương tiện ngày càng được cải tiến với sự thân thiện và phục vụ tốt nhất cho cuộc sống, và trong số đó, xe máy chịu sự tác động của rất nhiều những công nghệ hiên đại

Vì vậy, việc tính toán thiết kế hệ thống phanh an toàn cho xe môtô có thể được xem như một giải pháp tiêu chuẩn kỹ thuật bắt buộc để hạn chế tai nạn do xe môtô gây ra, góp phần đảm bảo an toàn cho người tham gia giao thông và thực hiện mục tiêu An toàn giao thông quốc gia

2 MỤC TIÊU NGHIÊN CỨU:

- Thiết kế cải tạo để nâng cao độ an toàn cho hệ thống phanh trên

3 ĐỐI TƯỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU

Đối tượng nghiên cứu

Xe gắn máy Exciter 2010 của hãng Yamaha

Phạm vi nghiên cứu

Đề tài tập trung nghiên cứu lý thuyết kết hợp với thực nghiệm về việc sử dụng hệ thống phanh thủy lực và bộ điều hòa lực phanh trên xe Yamaha Exciter 2010

4 PHƯƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU

Nghiên cứu lý thuyết

Tìm kiếm tài liệu, thu thập thông tin, dựa trên các cơ sở lý thuyết, thực nghiệm, công trình đã công bố về các hệ thống phanh thủy lực được sử dụng trên môtô, thử nghiệm kết quả, quan sát, phân tích số liệu, viết báo cáo, trình bày báo cáo

Nghiên cứu thực nghiệm

Cải tạo hệ thống phanh thành phanh thủy lực, lắp thêm bộ điều hòa lực phanh, kiểm nghiệm lấy giá trị đo đạc được ở trên đường, xử lý số liệu

5 Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ TÍNH THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI

Dựa vào kết quả tính toán trên lý thuyết và đo đạc được trên thực tế để đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh,góp phần nghiên cứu hoàn thiện hệ thống phanh trên xe moto

6 CẤU TRÚC LUẬN VĂN

Đề tài “Nghiên cứu nâng cao độ an toàn cho hệ thống phanh lắp

trên xe moto” ngoài phần mở đầu và kết luận, luận văn được trình

bày trong 5 chương có cấu trúc như sau:

Chương 1: Tổng quan về sự phát triển của hệ thống phanh trên

xe môtô

Chương 2: Nghiên cứu cơ sở lý thuyết về hệ thống phanh, các

tiêu chí đánh giá hệ thống phanh,cơ sở lý thuyết về điều hòa lực

phanh, cấu tạo và đường đặc tính lý tưởng của các bộ điều hòa lực phanh

Chương 3: Thiết kế cải tạo hệ thống phanh xe Exciter 2010 Các

phương án cải tạo, tính toán thiết kế bộ điều hòa lực phanh

Chương 4: Lắp đặt và thử nghiệm hệ thống phanh sau cải tạo cho

xe Yamaha Exciter

Chương 5: Phân tích và đánh giá kết quả

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ SỰ PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG

PHANH TRÊN XE MÔTÔ

1.1 QUÁ TRÌNH PHÁT TRIỂN CỦA HỆ THỐNG PHANH XE MÔTÔ

Chiếc xe đạp gắn động cơ hơi nước Michaux-Perreaux là xe gắn máy ra đời đầu tiên tại pháp do Pierre Michaux và Luois-Guillame Perreaux thực hiện Pierre Michaux (25/6/1813-1883) là một thợ rèn, người cung cấp phụ tùng cho các xe thương mại Paris trong những năm 1850 và 1860 Luois-Guillame Perreaux (19/2/1816- 05/4/1889)

là một kỹ sư Pháp, người đã thiết kế chiếc xe đạp gắn động cơ hơi nước sử dụng nhiên liệu cồn đầu tiên tại Pháp Chiếc xe của họ được cấp bằng sáng chế vào năm 1868 và năm 1869 đã được trưng bày cho công chúng

Xe đạp gắn máy hơi nước đầu tiên tại Pháp ra đời không lâu thì ở Mỹ, vào năm 1896, Sylvester H.Roper giới thiệu lần đầu tiên chiếc xe gắn động cơ hơi nước của mình tại Massachusetts Sylvester Howard Roper (1823-1896) là một nhà phát minh sung mãn trên nhiều lĩnh vực Hiện tại, nguyên mẫu chiếc xe gắn máy hơi nước Roper1896 được lưu giữ tại Viện Smithsonian Hoa Kỳ

Bên cạnh việc phát triển các chúc năng của xe máy thì các hệ thống trên xe dần được cải tiến rõ rệt Các hệ thống đó không thể không nhắc tới đó là hệ thống phanh

Hệ thống phanh nói chung có vai trò giúp chiếc xe giảm tốc độ hoặc dừng lại một cách an toàn Về tầm quan trọng của hệ thống phanh thì có thể chắc chắn ràng không ai trong chúng ta dám sử dụng một chiếc xe không được trang bi hệ thống phanh đáng tin cậy, cho dù động cơ của nó có ưu việt thế nào đi nữa Hệ thống phanh hoạt

động theo nguyên lý kiểm soát tốc độ bằng cách chuyển hóa động năng thành nhiệt năng Dộng năng phụ thuộc vào 2 yếu tố là trọng lượng và tốc độ, nên khi xe có trọng lượng càng lớn, tốc độ càng cao thì càng cần một hệ thống phanh ưu việt hơn

Từ khi ra đời xe môtô, vì tốc độ của xe chưa cao nên hệ thống phanh xe cực kỳ đơn giản Ban đầu là phanh niền, phanh đùm Đến ngày nay, vì nhu cầu sử dụng ngày càng cao, công nghệ ngày càng phát triển nên hệ thống phanh trên xe môtô cũng phát triển nhanh chóng, hiện đại, đảm bảo an toàn tối đa cho người sử dụng

Hệ thống phanh trên xe máy hiện nay được chia làm 2 loại: phanh tang trống và phanh đĩa Một số xe thì được trang bị hệ thống phanh tang trống cho cả bánh trước và bánh sau Còn một số xe thì

có bánh trước lắp phanh đĩa còn bánh sau lắp phanh tang trống Với hệ thống phanh tang trống có quá trình hình thành và phát triển lâu đời

Hệ thống phanh đĩa mới được nghiên cứu và ứng dụng cho xe máy bắt đầu từ năm 1960 Khi đó hệ thống đường cao tốc bắt đầu phát triển và dần trở nên phổ cập tại Mỹ, Châu Âu, cũng như Nhật Bản

Và đến nay, hệ thống phanh trên xe máy vô cùng hiện đại và đảm bảo an toàn cao cho người sử dụng Hệ thống phanh được sử dụng phổ biến là phanh thủy lực (phanh dầu, phanh đĩa)

1.2.CÁC NGHIÊN CỨU VỀ BỘ ĐIỀU CHỈNH LỰC PHANH TRÊN XE MÔTÔ

Hệ thống phanh trên xe môtô phát triển mạnh mẽ, song còn nhiều hạn chế về mặt ứng dụng ra thực tiễn Từ phanh dãi, phanh tang trống, phanh đĩa

Năm 1988, lần đầu tiên sau mười năm kể từ khi Daimler Benz

và Bosh đưa hệ thống ABS đầu tiên trên xe hơi vào sản xuất hàng

loạt, BMW đã bán ABS điện tử/thủy lực cho môtô Dòng môtô BMWs K-100 được tùy ý trang bị thêm ABS Nó được phát triển cùng FAG Kugelfishcher, điều chỉnh áp lực trong các vòng phanh thông qua một pít tông chìm (pít tông trụ trượt),

Năm 1992, hãng sản xuất Nhật đầu tiên bán môtô có ABS là Honda Honda tùy ý trang bị thêm một môđun ABS điện tử/thủy lực cho dòng xe ST1100 Nhà sản xuất thiết bị chính hãng OEM thứ hai của Nhật là Yamaha cho gắn ABS trên môtô GST 1000 cũng trong cùng năm

Năm 1997, Suzuki tiếp nối với việc trình làng dòng xe Bandit lần đầu tiên có ABS

Đến năm 2006, châu Âu cho ra chiếc môtô tích hợp ABS (MIB) đầu tiên.Nó đã được cải tiến dựa trên sự cộng tác của BMW Khác với xe hơi, máy bay và tàu hỏa, bánh trước và bánh sau của xe môtô được điều khiển riêng rẽ Nếu người lái chỉ kéo/đạp phanh của bánh trước hoặc bánh sau, bánh bị phanh sẽ khóa lại nhanh hơn Hệ thống phanh xe kết hợp phân bổ lực phanh đồng thời lên bánh không bị phanh để giảm khả năng bị khóa bánh, kéo dài sự giảm tốc và giảm bước dừng Vì vậy thiết kế cải tạo nâng cao độ an toàn cho hệ thống phanh trên xe moto là cần thiết

CHƯƠNG 2

CƠ SỞ LÝ THUYẾT 2.1 YÊU CẦU CƠ BẢN ĐỐI VỚI HỆ THỐNG PHANH MÔTÔ 2.2 CÁC CƠ SỞ LÝ THUYẾT CỦA QUÁ TRÌNH PHANH MÔTÔ

2.2.1 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh:

Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh bao gồm: Gia tốc chậm dần lớn nhât jmax, quảng đường phanh nhỏ nhất Smin, và lực phanh hoặc lực phanh riêng Để đánh giá hiệu quả phanh có thể dùng một trong các chỉ tiêu sau:

a.Thời gian phanh nhỏ nhất t min:

b.Gia tốc phanh chậm dần:

c.Quãng đường phanh:

d.Lực phanh và lực phanh riêng:

2.2.2 Các chỉ tiêu đánh giá tính ổn định khi phanh:

Tính ổn định khi phanh là khả năng đảm bảo chuyển động của

xe theo ý muốn của người lái trong quá trình phanh Tính ổn định khi phanh được đánh giá bằng 2 chỉ tiêu: Góc quay khi phanh (βp) và hành lang phanh (Bp)

- Góc quay khi phanh (βp) là góc quay trục đối xứng dọc của xe, được xác định tại thời điểm cuối cùng của quá trình phanh so với hướng chuyển động ban đầu

- Hành lang phanh: là dãi đường có bề rộng quy định mà xe không được vượt ra ngoài trong quá trình phanh

2.2.3 Sự bám của bánh xe với mặt đường:

Hình2.3.Mối liên hệ giữa lực phanh và hệ số bám

Hình 2.4 Các lực tác dụng lên môtô khi phanh trên mặt đường

ngang

2.3.2 Các phương pháp điều chỉnh

a Thay đổi hệ số truyền của bộ điều chỉnh:

b Hạn chế áp suất trong dòng dẫn động phanh các bánh xe

sau:

c Điều chỉnh áp suất với thời điểm làm việc thay đổi:

2.3.3 Kết cấu và nguyên lý làm việc của các bộ điều chỉnh lực phanh

a Bộ điều chỉnh loại tia dùng cho dẫn động thủy lực

b Bộ điều chỉnh loại tia dùng cho dẫn động khí nén

c Bộ điều chỉnh loại hạn chế áp suất dòng phanh sau

d Bộ điều chỉnh áp suất với thời điểm làm việc thay đổi

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ CẢI TẠO HỆ THỐNG PHANH XE

Yamaha Exciter 2010 3.1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ XE Yamaha Exciter 2010 VÀ HỆ THỐNG PHANH CỦA XE

3.1.1 Giới thiệu chung về xe Yamaha Exciter 2010

Tên chỉ tiêu Thông số kỹ thuật Kích thước tổng thể:

làm mát bằng dung dịch

Chiều dài cơ sở 2.245 mm

Khoảng sáng gầm xe 140 mm

Bán kính quay vòng 1.900 mm

Phân bố lên trục trước 48 kg

Phân bố lên trục sau 55 kg

Lốp xe

Kích thước lốp trước 70/90-17MC

Kích thước lốp sau 80/90-17MC

Hệ thống phanh

Phanh trước Kiểu Phanh đĩa

Vận hành Phanh tay phải

Phanh sau Kiểu Phanh tang trống Vận hành Phanh chân phải

Dòng xe Exciter 2010 của Yamaha là một trong những xe mang phong cách hiện đại, kiểu dáng thể thao, được trang bị động cơ mạnh mẽ, hiệu suất cao Kết cấu của xe có thể chia thành 3 cụm chính: động cơ, khung sườn, hệ thống điện

3.1.2 Hệ thống phanh của xe Yamaha Exciter 2010

Hệ thống phanh của xe Yamaha Exciter 2010 được thiết kế khá đơn giản: phanh trước là hệ thống phanh thủy lực(phanh đĩa), còn phanh sau là hệ thống phanh tang trống Hai hệ thống phanh độc lập nhau

Hình 3.6.Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe Exciter 2010 trước

cải tạo 1.cần phanh tay;2.hệ thống phanh đĩa phía trước;3.cần phanh chân;4.hệ thống phanh tang trống phía sau

3.1.2.1 Kết cấu cụm phanh trước

Hệ thống phanh trước của xe là hệ thống phanh thủy lực(phanh đĩa), gồm tay phanh, bình chứa dầu, tổng phanh(xilanh chính), đĩa phanh và má kẹp

Hình 3.7 Sơ đồ dẫn động phanh trước xe Exciter 2010

3.1.2.1 Kết cấu cụm phanh sau

Hệ thống phanh sau của xe là hệ thống phanh cơ khí(tang trống), gồm tang trống và 2 má phanh được gắn dính lên 2 guốc phanh

Hình 3.12.Kết cấu phanh bánh xesau xe Exciter 2010

* Phương án 1:Cải tạo hệ thống phanh thành phanh tang trống

* Phương án 2: Cải tạo hệ thống phanh thành phanh thủy lực độc lập

* Phương án 3: Cải tạo hệ thống phanh cơ khí thành phanh thủy lực kết hợp

3.2 CẢI TẠO TỪ DẪN ĐỘNG PHANH CƠ KHÍ Ở BÁNH SAU SANG DẪN ĐỘNG HOÀN TOÀN BẰNG THỦY LỰC

3.2.1 Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh thủy lực xe Exciter 2010

Hình 3.17.Sơ đồ dẫn động hệ thống phanh thủy lực xe Exciter

2010 1.cần phanh tay;2.hệ thống phanh đĩa phía trước;3.bộ điều hòa

lực phanh;4 hệ thống phanh đĩa phía sau

3.2.2 Tính toán dẫn động phanh thuỷ lực:

a.Xác định moment phanh yêu cầu:

b Xác định moment phanh mà các cơ cấu phanh có thể sinh ra: c.Xây dựng đồ thị áp suất phanh lý tưởng

Hình 3.23.Đồ thị áp suất phanh lý tưởng

3.3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ BỘ ĐIỀU CHỈNH LỰC PHANH 3.3.1 Phân tích chọn phương án thiết kế

3.3.2 Tính toán thiết kế:

CHƯƠNG 4 LẮP ĐẶT VÀ THỬ NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH SAU CẢI TẠO CHO XE Yamaha Exciter 2010 4.1 LẮP ĐẶT HỆ THỐNG PHANH THUỶ LỰC

-Tháo bỏ toàn bộ đường ống phanh thủy lực trước và bỏ hệ thống phanh tang trống phía sau

-Lắp chặt đĩa phanh vào tâm vành sau, thiết kế đồ gá từ trục sau bánh xe lắp hệ thống má phanh

-Chạy lại đường ống thủy lực ở trước và phía sau

Hình 4.1: Hệ thống phanh sau sau cải tạo

4.2 LẮP ĐẶT BỘ ĐIỀU CHỈNH LỰC PHANH

Gá đồ gá vào trục bánh xe sau để gắn bộ điều hòa lực phanh Phía trên khung xe thiết kế ngàm móc lò xo tại vị trí chính giữa của bánh xe sau