Đề tài tính toán thiết kế hệ thống phanh xe dong feng c230 12,5 tấn

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

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 4

1.1 Công dụng phân loại yêu cầu 4

1.2 Phân loại 4

1.3 Yêu cầu 4

1.4 Kết cấu của hệ thống phanh 5

1.4.1 Cơ cấu phanh 5

1.4.2 Cơ cấu phanh guốc 6

1.4.3 Cơ cấu phanh loại đĩa 10

1.4.4 Phanh dừng (phanh tay) 11

1.4.5 Dẫn động phanh 12

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KÊ HỆ THỐNG PHANH 21

2.1 Các thông số cơ bản về xe Dong Feng 21

2.2 Giới thiệu về hệ thống phanh xe Dong Feng C230 12,5 tấn 23

2.2.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Dong Feng C230 12,5 tấn 23

2.2.2 Máy nén khí 24

2.2.3 Bộ điều chỉnh áp suất 24

2.2.4 Van an toàn 25

2.2.5 Cơ cấu phanh 25

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế 26

2.3.1 Một số kết cấu phanh chon thiết kế 26

2.3.2 Chọn phương án thiết kế 29

2.4 Tính toán cơ cấu phanh 30

2.5.Tính toán dẫn động phần thủy lực 50

2.6 Tính toán dẫn động phần khí nén 53

CHƯƠNG 3 QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHẾ TẠO 63

3.1 Phân tích 63

3.2 Chức năng làm việc của chi tiết 64

3.3 Điều kiện làm việc của piston 64

3.4 Phương pháp chế tạo phôi 64

3.5 Các nguyên công cơ bản 64

3.5.1 Nguyên công 1: Phay mặt đầu mặt đầu thứ nhất 64

3.5.2 Nguyên công 2: Khoan lỗ Ф15 và Ф10 66

3.5.3 Nguyên công 3: Tiện bề mặt làm việc của piston màng 68

3.5.4 Nguyên công 4: kiểm tra 69

KẾT LUẬN 71

TÀI LIỆU THAM KHẢO 72

GVHD: Đỗ Thành Phương 2 SV: Nguyễn Ngọc Huy

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển.Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải.

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệp ôtô

đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn để theo kịp với xu thế của thời đại.

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người và xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều

cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao;

để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết.

Đề tài này có nhiệm vụ “Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe tải Dong feng C230 12,5 tấn” dựa trên xe tham khảo là xe Dong feng C230 12,5 tấn Sau 12 tuần nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Đỗ Thành Phươngvà toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn.

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đỗ Thành Phương cùng toàn thể các thầy

trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH1.1 Công dụng phân loại yêu cầu

Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển động của Ôtô hoặc làm giảmbớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho ôtô dừng được trênđường có độ dốc nhất định, chất lượng của hệ thống phanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc

độ chuyển động trung bình của ôtô Hệ thống hãm ôtô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động

an toàn của ôtô tránh được những tai nạn xẩy ra trên đường

1.2 Phân loại

- Phân theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân và phanh tay

- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh ở trụctruyền động (sau hộp số)

- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa

- Phân theo phương thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, chất lỏng,khí nén, hoặc liên hợp

1.3 Yêu cầu

Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng "an toànchủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:

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

- Quãng đường 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 cường độ lao động của người lái

+ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

+ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyêntắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ

+ Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết

+ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt

+ Có hệ số ma sát cao và ổn định

GVHD: Đỗ Thành Phương 4 SV: Nguyễn Ngọc Huy

+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh 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 dưỡng

1.4 Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanh chínhthường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh phụ thường là phanhtay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở cácbánh xe

Việc dùng cả hai phanh chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtô khi chuyểnđộng và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫnđộng phanh

1.4.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra Mômen phanh cần thiết và nâng cao tính ổnđịnh trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góccủa bánh xe ôtô

Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bên trong được

sử dụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh còn phải đảm bảo yêu cầusau, như Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế độphanh thay đổi (như tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trường)

1.4.2 Cơ cấu phanh guốc

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

Hình 1.1: Cơ cấu phanh bánh trước xe GAZ-53A 1: Cam lệch tâm 2: Chốt có vòng đệm lệch tâm

Với các bố trí như vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số của guốcphanh giống nhau thì Momen ma sát ở trên guốc phanh trước lớn hơn của guốc phanhsau Sở dĩ như vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốc phanh trước có xu hướng cườnghoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xu hướng chống lại lực dẫn động khi

xe chuyển động lùi sẽ có hiện tượng ngược lại

GVHD: Đỗ Thành Phương 6 SV: Nguyễn Ngọc Huy

1.4.2.2 Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển gốc như nhau:

Hình 1.2:Kết cấu phanh xe ZIL-131 1: Cam quay ; 2: Lò xo 4: Trống phanh 5: Chốt lệch tâm 6: Bầu phanh

Cơ cấu phanh này (hình 1.2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh là bằngnhau Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu phanh này cócường độ ma sát ở các tấm ma sát như nhau và được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, kếtcấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) do profin của cam ép đối xứng nên cácguốc phanh có dị chuyển góc như nhau

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

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

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, cường độ hao mòn của các tấm ma sátgiống nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh như nhau khi xe chuyển động lùi,mômen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanh khi tiến và lùi rất khácnhau

Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là cam lệch tâm vàchốt lệch tâm

1.4.2.4 Cơ cấu phanh loại bơi:

Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lên đầu trên vàđầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và

ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát nên các guốc phanh bị cuốn theochiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụng lên piston một lực và đẩy ống xilanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, với phương án kết cấu này hiệu quả phanh khitiến và khi lùi bằng nhau (Sơ đồ cơ cấu phanh này ở hình 4)

GVHD: Đỗ Thành Phương 8 SV: Nguyễn Ngọc Huy

Hình 1.4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi 1: Xi lanh phanh 2: Lò xo

1.4.2.5 Cơ cấu phanh tự cường hoá

Hình 1.5: Cơ cấu phanh xe GAZ 1: Lò xo 3: Lò xo 2: Xi lanh 4: ốc điều chỉnh

Theo kết cấu thì guốc phanh sau được tỳ vào chốt cố định và bản thân guốcphanh sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trước Lực dẫn động của guốc

phanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trước thông qua chốt kỳ trung gian, từ điềukiện cân bằng theo phương ngang các lực tác dụng lên guốc phanh trước có thể xácđịnh được lực tác dụng lên guốc trước.

Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốc phanh sau sẽlớn hơn guốc phanh trước rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh Mp sẽ giảm đi nhiều Doguốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trước nên tấm ma sát gốc phanh sau dàihơn tấm ma sát guốc phanh trước

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

1.4.3 Cơ cấu phanh loại đĩa

Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trước Xe VAZ-2101

Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa: Loại đĩaquay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều ưu điểm so với phanh guốc áp suất trên bềmặt 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 như khi lùiđều như nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân bằng có khả năng làm việc với khe

hở bé nên giảm được thời gian tác dụng phanh

GVHD: Đỗ Thành Phương 10 SV: Nguyễn Ngọc Huy

Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ được sạch trên các bề mặt ma sát.Trên hình 1.6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa hai tấm 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 éptấm ma sát vào đĩa

1.4.4 Phanh dừng (phanh tay)

Hinh 1.7: Phanh tay kiểu tang trống 1: Má phanh 7: Vành rẻ quat

2: Tang trống 8: Ti

3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới 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 phanh

Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh hay lắpngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí Hình 1.7 là hình vẽ của cơ cấu phanhdừng kiểu tang trống được lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp số phanh dừng tác độnglên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay, cũng cóloại dẫn động bằng khí nén và lò xo

Hình 1.8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.

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

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 được truyền quadây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốcphanh, vị trí của cần phanh tay 1 được định vị bằng cá hãm trên thanh răng 2

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

* Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lực không cao,thời gian phanh lớn

GVHD: Đỗ Thành Phương 12 SV: Nguyễn Ngọc Huy

1.4.5.2 Phanh dẫn động thuỷ lực

Dẫn động phanh thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên hệ thống phanh chính củacác loại ô tô du lịch, trên ô tô vận tải nhỏ và trung bình

Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng trên bàn đạp đến

cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh, ởphanh dầu chất lỏng được sử dụng để truyền dẫn lực tác dụng nêu trên Đặc điểm quantrọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trongđường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh.Dẫn động phanh dầu có các ưu điểm sau

- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo đúngyêu cầu thiết kế

- Có hiệu suất cao

- Độ nhậy tốt

- Kết cấu đơn giản

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

* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng

Khi không phanh nữa người lái không tác dụng vào bàn đạp các lò xo hồi vị củabàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị kéo guốc phanh vào vịtrí cũ.

GVHD: Đỗ Thành Phương 14 SV: Nguyễn Ngọc Huy

* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng:

1

3

5

4 2

6

II

I

Hình 1.10: Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng.

I: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe trước

II: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe sau

1: Bàn đạp 4,6: Van

2: Tổng phanh 5: Cơ cấu xy lanh bánh xe

3: Bộ phận chia dòng

+ Xi lanh chính hai piston

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

Hình 1.11: Xy lanh chinh hai piston

Cấu tạo: Cơ cấu gồm có piston chính 1 được nối với bàn đạp, và piston trunggian 2 được đặt tự do ở phía giữa của xilanh, piston 2 chia không gian xilanh thành hai

khoang riêng biệt để nối với các dòng dẫn động phanh, mỗi dòng được cung cấp dầubởi 1 bầu chứa riêng.

Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái đạp vào bàn đạp làm cho piston chính 1

sẽ dịch chuyển về phía trái tạo nên áp suất cao ở khoang I, qua piston trung gian 2 tạonên áp suất cao ở khoang II

Khi xẩy ra hư hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch một cách tự docho đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy của xilanh, sau đó trongbuồng xilanh của dòng không hư hỏng sẽ tạo nên áp suất làm việc khi đó xe vẫn đượcphanh nhưng hiệu quả không cao người lái sẽ cảm thấy hư hỏng của hệ thống vì hànhtrình bàn đạp tăng lên

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

a) Sơ đồ b) Cấu tạo

Hình 1.12: Bộ chia 1: Piston

2:Đầu nối tới dòng sau

3: Đầu nối tới dòng trước

4: Từ xy lanh chính tới

Khi phanh chất lỏng từ xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tác dụnglên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đến khi cân bằngvới áp suất trong khoang, khi xẩy ra hư hỏng ở một phớt nào đó thì còn thứ II vẫn làm

GVHD: Đỗ Thành Phương 16 SV: Nguyễn Ngọc Huy

việc bình thường song hiệu quả phanh của cả xe có giảm và người lái cũng nhận biết

về phía hành trình bàn đạp tăng

1.4.5.3 Dẫn động phanh khí nén

Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và trungbình, đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của khínén, lực của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà giảmđược sức lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động phanhkhí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng

* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 1.13: 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 áp suất

Nguyên lý:

Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở cho khínén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiến hành phanh.Khi thảbàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với đường ống dẫn và mở

đường ống của bầu phanh thông với không khí bên ngoài, khí nén thoát ra ngoài vàguốc 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 được 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 như hệ thống treo loạikhí

* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén

- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn, giáthành cao

- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái tác dụng vào bànđạp khá lớn

1.4.5.4 Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó phần thuỷlực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độ nhậy của hệthống cao, phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khí nén cho phép điều khiểnnhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh rơmoóc

Dẫn động phanh liên hợp thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn và ápdụng cho xe nhiều cầu như: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320…

GVHD: Đỗ Thành Phương 18 SV: Nguyễn Ngọc Huy

Hình 1.14: 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 người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16 để mởvan phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van phanh vào cơcấu

Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/cm2)đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suất cao như cácđường ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van bảo vệ 2 ngả có tácdụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt 1 dòng khí nào đó bịhỏng để duy trì sự làm việc của dòng không hỏng

Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động là phầnkhí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì được chia làmhai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trước và sau.

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

- Kết hợp được nhiều ưu điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén,khắc phục được những nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập

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

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp,

rất khó khăn khi bảo dưỡng sửa chữa

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc chonên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấu dẫn động khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và có rất nhiềucụm chi tiết đắt tiền

GVHD: Đỗ Thành Phương 20 SV: Nguyễn Ngọc Huy

CHƯƠNG 2 TÍNH TOÁN THIẾT KÊ HỆ THỐNG PHANH2.1 Các thông số cơ bản về xe Dong Feng C230 12,5 tấn

Xe Dong Feng C230 12,5 tấn là loại xe tải do hãng Dong Feng C230 12,5 tấn.Đây là loại xe được dùng để chuyên chở các vật liệu và các phụ kiện có kích thước lớnnhằm phục vụ các công trình xây dựng và các nơi có không gian vừa và lớn Xe cócông suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứng vững gồm nhiều thiết bị hiện đạiđược trang bị trên xe và đảm bảo an toàn cho người sử dụng trong các điều kiện đường

sá, khí hậu có phần khắc nghiệt

Hình 2.1: Hình ảnh xe Dong Feng C230 -12,5 tấn

Thông số cơ bản về xe Dong Feng C23012,5 tấn

- Phanh chính loại Dẫn động liên hợp

Phanh trước Tang trống Phanh sau Tang trống

- Phanh tay loại Dẫn động liên hợp

GVHD: Đỗ Thành Phương 22 SV: Nguyễn Ngọc Huy

2.2 Giới thiệu về hệ thống phanh xe Dong Feng C230 12,5 tấn

2.2.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Dong Feng C230 12,5 tấn

2: Cơ cấu phanh bánh xe 13: Công tắc đèn báo dầu

3: Máy nén khí 14: Bình chứa dầu

4: Bình lọc hơi nước 15: Xi lanh khí nén thuỷ lực

Động cơ làm việc thì máy nén khí làm việc và nén khí đến một áp suất nhất định

và được kiểm tra bằng đồng hồ áp suất rồi được đưa tới các bình chứa khí nén

Khi phanh, van bình chứa khí nén mở và khí nén từ bình chứa đến mở van ở cácbầu phanh chính của các cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới ép pitong màng trong

bầu phanh chính đẩy pitong dầu trong bầu phanh chính và đưa 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 thông với khí quyển và áp suấttrong buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩy pitong màng dịch chuyển

về vị trí ban đầu và dừng quá trình phanh

GVHD: Đỗ Thành Phương 24 SV: Nguyễn Ngọc Huy

2.2.4 Van an toàn

Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng áp suất quálớn trong trường hợp tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng Van được bố trí ở bìnhchứa khí nén gần máy nén khí và được điều chỉnh áp suất bị hư hỏng Van bố trí gầnnén khí và được điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mở van khoảng 0,9 - 0,95Mpa Vanđược điều chỉnh nhờ áp suất khí và được hãm lại nhờ lò xo

Hình 2.4: Van an toàn 1: Đế van 2: Thân van 3: Bi 4: Lò xo van

5: Đai ốc hãm 6: Ty điều chỉnh

2.2.5 Cơ cấu phanh

Hình 2.5: Cơ cấu phanh bánh xe

Cơ cấu phanh của xe tham khảo là cơ cấu phanh 2 guốc phanh được điều khiểncùng chung 2 xi lanh.

Với đặc điểm như vậy thì khi phanh có một má xiết và một má nhả, má nhả khilàm việc có xu hướng là đi ra xa trống phanh còn má xiết thì sẽ có xu hướng vào trốngphanh do vậy mà khi làm việc lực ma sát của má xiết và trống phanh lớn hơn của mánhả và trống phanh

2.3 Lựa chọn phương án thiết kế

2.3.1 Một số kết cấu phanh chon thiết kế

2.3.1.1 Dẫn động phanh khí nén

Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và trungbình, đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của khínén, lực của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà giảmđược sức lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động phanhkhí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng

* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 1.6: 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 áp suất

GVHD: Đỗ Thành Phương 26 SV: Nguyễn Ngọc Huy

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung.

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo được 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 như hệ thống treo loạikhí

* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén

- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn, giáthành cao

- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái tác dụng vào bànđạp khá lớn

2.3.1.2 Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó phần thuỷlực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độ nhậy của hệthống cao, phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khí nén cho phép điều khiểnnhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh rơ moóc

Dẫn động phanh liên hợp thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn và ápdụng cho xe nhiều cầu như: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320…

Hình 1.7: 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

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

- Kết hợp được nhiều ưu điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén,khắc phục được những nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập

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

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp,

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc chonên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấu dẫn động khí nén

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và có rất nhiềucụm chi tiết đắt tiền

2.3.1.3 Đặt vấn đề

Xe Dong Feng C230tải trọng 12,5 tấn (xe thiết kế) là một loại xe có tính cơ độngcao, trọng tải chuyên chở tương đối lớn Hiện nay nó là loại xe tải được sử dụng kháphổ biến ở nước ta, sử dụng trong dân sự nơi địa hình tương đối khó khăn như ở cáccông trình xây dựng… Do nhu cầu sử dụng ở địa hình bằng phẳng hoặc ở các côngtrình xây dựng, nơi đông dân cư… Để đảm bảo an toàn nên ta phải thiết kế loại xe cótrọng lượng tương đương nhưng đạt hiệu quả khai thác hệ thống cao và đặc biệt là hệthống đảm bảo an toàn cao

Thiết kế phanh tốt nhằm nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phần nâng caotốc độ kỹ thuật và nâng cao năng suất vận chuyển, tức là tăng được hiệu quả kinh tế

Ta biết rằng xe Dong FengC230 -12,5 tấn có hệ thống phanh dẫn động liên hợpphần dẫn động là phần thủy lực Có dẫn động một dòng cho cầu trước và cầu sau vàcầu giữa lại dẫn động bởi 1dòng khác, các cơ cấu phanh đặt ở tất cả các bánh xe trong

cơ cấu phanh xe có thể là loại có một hoặc hai xy lanh bánh xe, nếu là loại một xy lanhGVHD: Đỗ Thành Phương 28 SV: Nguyễn Ngọc Huy

bánh xe thì 2 guốc phanh được điều khiển chung 1 xy lanh còn đối với loại 2 xy lanhthì mỗi guốc phanh chịu sự điều khiển bởi 1 xy lanh, đối với 1 cơ cấu phanh có 1 xylanh bánh xe thì tạo ra một má xiết và một má nhả, má nhả chịu mômen phanh nhỏhơn mômen phanh tác dụng lên má xiết do vậy khi thiết kế ta chế tạo má xiết có chiềudài lớn hơn má nhả, xong hiện nay chúng ta để tạo sự dễ dàng cho sửa chữa và thaythế thì chế tạo 2 má có cùng kích thước, còn đối với cơ cấu phanh có 2 xy lanh bánh

xe thì cả 2 guốc phanh đều là guốc xiết do vậy mà mô men tác dụng lên 2 má giốngnhau trong phần tính toán thiết kế Em thiết kế loại cơ cấu phanh có 1 xy lanh điềukhiển 2 guốc phanh Trong hệ thống dẫn động và trợ lực phanh ta vận dụng triệt để của

xe cơ sở Dong FengC230- 12,5 tấn, thiết kế van bảo vệ 2 ngả đặt trước tổng phanhđiều khiển dẫn động phanh cho cầu trước và cầu sau Tổng phanh ta thiết kế dạng 2tầng có tác dụng khi hỏng 1 tần trên của phanh, tầng dưới vẫn hoạt động nhờ điềukhiển cơ khí qua bu lông chặn và cần đẩy của van khi hỏng tầng dưới và ngược lại.Còn với bầu phanh dẫn động phanh cho trục trước và trục sau của xe ta thiết kế cơ cấudẫn động phanh để đảm bảo an toàn và khắc phục các tính năng của xe DongFengC230 - 12,5 tấn Vì vậy việc thiết kế một loại xe có tải trọng 12,5 tấn có đủ tínhnăng an toàn là 1 việc làm cần thiết

2.3.2 Chọn phương án thiết kế

Ta chọn phương an thiết kếDẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực vàkhí nén,vìtrong đó phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảođảm cho độ nhậy của hệ thống cao, phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khínén cho phép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh rơ moóc.Trong hệ thống dẫn động phanh ta tận dụng triệt để các cơ cấu của xe tham khảo

và tính toán thiết kế 1 số cụm cơ cấu của hệ thống dẫn động

Khi nghiên cứu kỹ xe tham khảo là xe Dong FengC230 -12,5 tấn trong hệ thống

xe có hệ thống dẫn động liên hợp có các cụm cơ cấu đảm bảo an toàn khi chuyển độngcho xe hoạt động trên đường

Trong phần thiết kế hệ thống dẫn động em tính toán và kiểm nghiệm một số cụmnhư sau:

- Tổng van phanh

- Cụm cơ cấu piston-xy lanh bánh xe

- Cụm cơ cấu piston thủy lực tại cụm chuyển đổi của khí nén thủy lực

- Pistong màng của bầu khí nén

- Van bảo vệ 2 ngả

Tổng van phanh có nhiệm vụ là cung cấp khí nén cho hệ thống và tổng vanphanh có cấu tạo 2 tầng trong đó tầng trên cung cấp khí nén tới cơ cấu phanh trước vàgiữa còn một tầng cung cấp khí nén cho cơ cấu phanh cầu sau.Khi không làm việc thìkhoang thông với nhau và thông với khí quyển qua van xả

2.4 Tính toán cơ cấu phanh

2.4.1 Xác định mômen phanh theo điều kiện bám

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độ hoặcdừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toáncần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:

Với: G – trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 21800 (N)

a, b, hg – toạ độ trọng tâm của ôtô (mm);

1

G a

G

L  - trọng lượng tĩnh lên cầu sau;

G2= 70%G = 0,7 21800 = 15260 (N)

L – chiều dài cơ sở của ôtô, L = 5950 (mm) = 5,95 (m);

jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, lấy jmax= 6 (m/s2);

g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2);

GVHD: Đỗ Thành Phương 30 SV: Nguyễn Ngọc Huy

φ – hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi thiết kế lấy φ = 0,6;

rbx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe

2.4.2 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ

2.4.2.1 Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh

Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β1, β2, β0, rt) chúng ta tính được góc masát và bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1 (lực N1 hướngvào tâm 0)

+ Đối với má trước:

+ Đối với má trước:

GVHD: Đỗ Thành Phương 32 SV: Nguyễn Ngọc Huy

2.4.2.3 Tính góc (δ) và bán kính () và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):

√β02 +sin 2β0−2 β0cos(β1+β2)sin β0

Với: rt – bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể thamkhảo xe tương tự) ⇒ rt = 225 mm

2.4.3.1 Đối với cơ cấu phanh cầu trước

a Má trước:

⇒

' 1 ' 0

b Má sau:

⇒

' 1 ' 0

2.4.4 Xây dựng họa đồ lực phanh

GVHD: Đỗ Thành Phương 34 SV: Nguyễn Ngọc Huy

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai pistongdẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Pt = Ps = P

Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh

a Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỉ

e Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín Tức là, nếu kéo dài

3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm Ot và Os Nhưvậy, để xác định phương của các lực U chỉ cần nối Ot với O1 và Os với O2

f Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều Từ cáclực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các đường songsong với các lực R và U đã có trên họa đồ

t

t

t

t t

O

T' R'

N' R'

N' T'

Hình 2.8: Họa đồ lực phanh

Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt và Rs và tính tỷ lệ

+ Cơ cấu phanh cầu trước

t s

142 1, 6586