Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe tải 8 tấn,dựa trên cơ sở xe ô tô KAMAZ 5320

1.1.3 Yêu cầu Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường h

mục lục

Trang

Mục lục 1

Lời nói đầu……….3

Chương 1 : Tổng quan về hệ thống phanh của ô tô 1.1 Công dụng phân loại yêu câù hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng 4

1.1.2 Phân loại 4

1.1.3 Yêu cầu 5

1.2 Kết cấu chung hệ thống phanh 1.2.1 Cơ cấu phanh 8

1.2.2 Các dẫn động phanh 15

Chương 2 : Nghiên cứu tìm hiểu xe cơ sở KAMAZ 2.1 Các thông số kỹ thuật 21

2.2 Sơ đồ hệ thống phanh 21

2.3 Đặc điểm hệ thống phanh 22

2.3.1 Hệ thống phanh chính 23

2.3.2 Hệ thống phanh dừng 23

2.3.3 Hệ thống phanh dự bị 23

2.3.4 Hệ thống phanh phụ 23

2.4 Phân tích kết cấu 2.4.1 Cơ cấu phanh 24

2.4.2 Van phân phối 25

2.4.3 Điều hoà lực phanh 27

2.4.4 Van tăng tốc 31

2.4.5 Bầu phanh bánh xe 31

2.5 Phương án thiết kế 2.5.1 Cơ cấu phanh 33

2.5.2 Dẫn động phanh 34

Chương 3 : Thiết kế tính toán hệ thống phanh

3.1 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 35

3.1.1 Xác định mo men cần có tại cơ cấu phanh 35

3.1.2 Xác định lực phanh do cơ cấu sinh ra 36

3.2 Tính toán thiết kế dẫn động phanh 3.2.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước 58

3.2.2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau 59

3.2.3 Tính toán lượng khí nén 65

3.2.4 Tính toán van điều khiển 67

3.2.5 Tính toán ống dẫn động phanh 70

Chương 4 : Chẩn đoán phát hiện hư hỏng 4.1 Khái niệm về chẩn đoán ô tô 72

4.2 Mục đích chẩn đoán ký thuật 72

4.3 ý nghĩa chẩn đoán kỹ thuật 72

4.4 Các phương pháp chẩn đoán 73

4.5 Phân tích hư hỏng trên hệ thống phanh ô tô 4.5.1 Cơ cấu phanh 74

4.5.2 Dẫn động điều khiển phanh 76

4.5.3 Kiểm tra cơ cấu phanh 77

4.5.4 Kiểm tra dẫn động phanh 77

Kết luận chung 80

Tài liệu tham khảo 81

Lời nói đầu

=== ===

Lời nói đầu

Trong ngành giao thông vận tải, ô tô là một phương tiện quan trọng, nóchiếm một vị trí lớn trong sự nghiệp xây dựng và phát triển nền kinh tế Cùngvới sự phát triển của các ngành khoa học kỹ thuật khác, ngành chế tạo ôtô trênthế giới cũng ngày một phát triển và hoàn thiện hơn

Đáp ứng khả năng vận chuyển về tốc độ, tính an toàn cho xe cũng như

đạt hiệu quả kinh tế cao, trong những năm gần đây, nền kinh tế nước ta từngbước phát triển mạnh, nhu cầu vận chuyển tăng nhanh, vì vậy ngành giaothông vận tải cũng phát triển theo Bên cạnh đó, chất lượng đường xá ngàymột tốt hơn, cho phép nâng cao tốc độ trung bình của xe Việc đảm bảo cho ôtô chuyển động được an toàn, đòi các hệ thống điều khiển, các cụm chi tiếtcủa xe phải luôn luôn có đủ tình trạng kỹ thuật tốt, trong đó hệ thống phanhcủa xe chiếm một vị trí hết sức quan trọng, nó là một hệ thống quyết địnhchính về an toàn cho ô tô chuyển động

Các loại ô tô được sử dụng ở nước ta hiện nay rất đa dạng về chủng loại

và do chiều nướcchế tạo, nhưng các loại xe của Liên xô cũ vẫn được sử dụngrộng rãi ở nước ta hiện nay Hệ thống phanh ở trên ô tô hiện nay thường dùngloại phanh guốc dẫn động bằng khí nén hoặc dầu phanh

Trong đề án được giao, em nhận nhiệm vụ thiết kế hệ thống phanh xetải 8 tấn ( xe KAMAZ 5320 ) Hệ thống phanh trên KAMAZ có phanh chân

đặt ở tất cả các bánh xe và dẫn động bằng khí nén Hệ thống phanh tay được

điều khiển bằng khí nén dùng sức nén của lò xo tại các bầu phanh ở cầu giữa

và cầu sau, do đó hệ thống phanh trên xe là an toàn và hiệu quả

Do thời gian có hạn, kinh nghiệm bản thân còn hạn chế, nên khôngtránh khỏi những sai sót trong quá trình làm đề án Em rất mong được cácthầy cô và các bạn đóng góp, tham gia ý kiến để cho đề án của em được hoànthiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn!

Chương 1 Tổng quan về hệ thống phanh 1.1 Công dụng, phân loại và yêu cầu

1.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốcnào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đứng yên trên một độ dốc nhất định

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì

nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao đượcnăng suất vận chuyển

Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay

và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với máphanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanhdẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời

và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh

Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng,làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô Các hư hỏng rất đa dạng và phụthuộc vào kết cấu hệ thống phanh

 Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

c Theo dẫn động phanh

 Hệ thống phanh dẫn động cơ khí;

 Hệ thống phanh dẫn động khí nén;

 Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực;

 Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa

d Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệthống phanh với bộ điều hòa lực phanh

e Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thốngphanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS)

1.1.3 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng

đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của

ôtô khi phanh;

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điềukhiển không lớn;

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ

sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào;

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lựcphanh trên bánh xe;

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điềukiện sử dụng;

- Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài

1.2 Kết Cấu chung của hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ôtô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay thườnggọi là phanh chân) và phanh phụ (phanh truyền lực hay thường gọi là phanhtay) Sở dĩ phải làm cả phanh chính và phanh phụ là để đảm bảo an toàn khi

ôtô chuyển động Phanh chính và phanh phụ có thể có cơ cấu phanh và truyền

động phanh hoàn toàn riêng rẽ hoặc có thể có chung cơ cấu phanh (đặt ở bánhxe) nhưng truyền động hoàn toàn riêng rẽ Truyền động phanh của phanh phụthường dùng loại cơ

Phanh chính thường dùng truyền động thuỷ – gọi là phanh dầu hoặctruyền động loại khí – gọi là phanh khí Khi dùng phanh dầu thì lực tác dụnglên bàn đạp phanh sẽ lớn hơn so với phanh khí, vì lực này là để sinh ra áp suấtcủa dầu trong bầu chứa dầu của hệ thống phanh, còn ở phanh khí lực này chỉcần thắng lực cản lò xo để mở van phân phối của hệ thống phanh Vì vậyphanh dầu chỉ nên dùng ở ôtô du lịch, vận tải cỡ nhỏ và trung bình vì ở cácloại ôtô này mômen phanh ở các bánh xe bé, do đó lực trên bàn đạp cũng bé.Ngoài ra phanh dầu thường gọn gàng hơn phanh khí vì nó không có các bầuchứa khí kích thước lớn và độ nhạy khi phanh tốt, cho nên bố trí nó dễ dàng và

sử dụng thích hợp với các ôtô kể trên Phanh khí thường sử dụng trên ôtô vậntải trung bình và lớn

Ngoài ra các loại ôtô vận tải trung bình và lớn còn dùng hệ thống phanhthuỷ khí Dùng hệ thống phanh này ta có thể kết hợp ưu điểm của phanh khí

và phanh dầu là lực bàn đạp phanh nhỏ, độ nhậy tốt, tạo ra mômen phanh lớn

Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả trên hình 1.1

Nhìn vào sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phầnchính:

đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ốngdẫn

Hình 1.1 Hệ thống phanh trên ôtô

1.2.1 Cơ cấu phanh

1.2.1.1, Kết cấu chung

Kết cấu của cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh

ở bánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh.Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại guốc và gần đây trên các xe conhiện đại người ta thường sử dụng phanh đĩa (có thể ở cầu trước, cầu sau, hoặccả hai cầu)

1.2.1.2 Cơ cấu phanh guốc (phanh trống)

a Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đốixứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2 Trong đó sơ đồhình 1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh, loại nàyhay sử dụng trên ôtô tải lớn; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực

để ép guốc phanh vào trống phanh, loại này thường sử dụng trên ôtô du lịch và

Trên hai guốc phanh có tán (hoặc dán) các tấm ma sát Các tấm này có thểdài liên tục (hình 1.2.b) hoặc phân chia thành một số đoạn (hình 1.2.a).

ở hình (hình 1.2.b) trống phanh quay ngược chiều kim đồng hồ và guốcphanh bên trái là guốc xiết, guốc bên phải là guốc nhả Vì vậy má phanh bênguốc xiết dài hơn bên guốc nhả với mục đích để hai má phanh có sự hao mònnhư nhau trong quá trình sử dụng do má xiết chịu áp suất lớn hơn

Còn đối với cơ cấu phanh được mở bằng cam ép (hình 1.2.a) áp suất tácdụng lên hai má phanh là như nhau nên độ dài của chúng bằng nhau

b Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Hỡnh 1.3 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng tõm

1: xylanh; 2: ốc xả khớ; 3: cam lệch tõm;

4: ốc xả khớ; 5: chốt định vị

Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3 Sự đốixứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốcphanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đốixứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng cóbạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh.Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hởphía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động

điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại đốixứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của

ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

c Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên mộtchốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (hình 1.4.b)

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình1.4.a), loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b)

– Loại hai mặt tựa tác dụng đơn

ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trênphần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông Cơ cấu phanhloại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ.– Loại hai mặt tựa tác dụng kép

ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗiguốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốcphanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tácdụng đơn (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.b).– Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh

được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di

động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượttrên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanhbánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trốngphanh của cả hai guốc phanh ở trạng thái chưa làm việc cả hai guốc phanh

được các lò xo guốc panh kéo ép sát vào các mặt tựa tạo khe hở giữa giưua máphanh và guốc phanh Khi làm việc một đầu của guốc phanh được piston đẩy

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá

ra ép sát vào trống phanh và cuốn theo chiều quay của trống phanh, thông quacơ cấu điều chỉnh tác dụng lên guốc phanh còn lại, và khi đã khắc phục hếtkhe hở cả hai guốc phanh cùng có diểm tựa cố định là mặt trên vỏ xi lanh Nhưvậy không những cả hai guốc phanh điều nlà guốc xiết mà guốc thứ hai còn

được guốc thứ nhất cường hoá một lực bằng cơ cấu điều chỉnh

Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn có hiệu quả phanh theo chiềuquay của trống phanh ngược chiều kim đồng hồ(ứng với chiều tiến của ôtô) làlớn, còn chiều quay ngược lại là nhỏ Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí

ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

– Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh

được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe Vìvậy hiện tượng tự cường hoá và hiệu quả phanh ở cả hai chiều quay của trốngphanh đều như nhau Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe saucủa ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

– Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe;– Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe;– Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được

Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động.

a Loại giá đỡ cố định (hình 1.7.a)

Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xilanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh Trong các xi lanh có pittông, mà một

đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đường dầu từ xi lanh chính đượcdẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh xe

đẩy piston mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanhbánh xe Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh được trả

về vị trí ban đầu, dầu rừ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách máphanh khỏi đĩa phanh kết thúc quá trình phanh

b Loại giá đỡ di động (hình 1.7.b)

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trênmột số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trímột xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đốidiện được gá trực tiếp lên giá đỡ

Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt nghang trên chốt nên

nó tự lựa chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh haibên là như nhau Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo đường ống dẫn vào

xi lanh bánh xe Piston sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh Dotính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡmang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngượcvới lực của má phanh do piston tác dụng Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cảhai má phanh và quá trình phanh bánh xe được thực hiện

1.2.1.4Cơ cấu phanh dừng

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng.Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên,không di chuyển trên các loại đường khác nhau

Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh vàdẫn động phanh.

– Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xephía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số

– Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí

được bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiểnbằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay

Hình 1.8 Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng

1.2.2 Dẫn động phanh

1.2.2.1 Dẫn động phanh chính bằng cơ khí

Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có ưu điểm kết cấu đơn giản nhưngkhông tạo được mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của người lái,thường chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

Dẫn động phanh dầu có ưu điểm phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao (dodầu không bị nén) Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỉ số truyền của dẫn

động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Vìvậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịchhoặc ôtô tải nhỏ

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ củamạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

- Dẫn động một dòng (hình 1.9)

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một

đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe Dẫn

động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì một lý donào đó, bất kỳ một đường ống dẫn dầu nào đến các xi lanh bánh xe bị rò rỉ thìdầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe đều bị mất phanh.Vì vậy trong thực tế người ta hay sử dụng dẫn động thuỷ lực hai dòng

Hỡnh 1.11: Sơ đồ dẫn đụng phanh thuỷ lực một dũng

4

a b

Hình 1.10 : Sơ đồ dẫn động phanh hai dòng

Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đườngdầu độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô Để có hai đầu ra độc lập người ta cóthể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng

xi lanh chính kép (loại "tăng đem")

Có nhiều phương án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giớithiệu hai phương án tiêu biểu thường được sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trênhình 1.10.a và 1.10.b

ở sơ đồ hình 1.10.a thì một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trướccòn một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau Với cách bố trí này mộttrong hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng Ví dụ trên hình vẽ khidòng dầu ra cầu trước bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lựcphanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh

ở sơ đồ hình 1.10.b thì một dòng được dẫn tới một bánh xe phía trước vàmột bánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so lecòn lại Trong trường hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tácdụng và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau

1.2.2.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy caonhưng lực điều khiển trên bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền của dẫn

động thuỷ lực có giới hạn

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớnngười ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén Trong dẫn động phanhbằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phânphối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầuphanh thực hiện

Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn

đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạykém (thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực

Hỡnh 1.15: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khớ nộn

1 - mỏy nộn khớ; 2 - bầu lọc khớ; 3 – van điều ỏp; 4 - đồng hồ ỏp suất;

5 - bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bỡnh chứa khớ; 8 - van phõn phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam phanh; 11 - lũ xo cơ cấu phanh;

Qua sơ đồ dẫn động phanh bằng khí nén ta they hệ thống bao gồm cácphần tử chính sau:

 Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cungcấp nguồn khí nén có áp suất cao(6-7KG/cm2) để hệ thống phanh hoạt động;

 Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí

đến các bầu phanh tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe;

 Bầu phanh: thực chất là một bộ piston xi lanh khí nén, nó là cơ cấuchấp hành có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lêncam ép để thực hiện quá trình phanh

* Đặc điểm nguyên lý

+, Đặc điểm:

- Lực tác dụng lên bàn đạp phanh chỉ để mở van phân phối nên giảm nhẹ

sự làm việccủa lái xe khi phanh

- áp suất khí nén trong dẫn động thuờng bằng ( 6-7 KG/cm2)

- Khi cần hệ thống phanh rơ moóc có thể bố trí thêm một số cụm van, nhưvan phanh rơ moóc, bầu phanh, bình khí nén

+, Nguyên lý

Khi đạp lên bàn đạp phanh khí nén từ bình chứa qua van phân phối dến cácbầu phanh, qua màng phanh tác động lên ty đẩy, ty đẩy tác động lên đònquay làm xoay cam phanh của cơ cấu phanh, ép sát guốc phanh vào trốngphanh thực hiện quá trình phanh bánh xe

1.2.2.4 Dẫn động phanh chính bằng thủy khí kết hợp

Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lực

điều khiển trên bàn đạp còn lớn Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại

có ưu điểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gianchậm tác dụng lớn do khí bị nén khi chịu áp suất)

Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thốngdẫn động phối hợp giữa thuỷ lực và khí nén

Loại dẫn động này thường được áp dụng trên các ôtô tải trung bình và lớn.Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:

– Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xilanh bánh xe phía trước và phía sau;

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phânphối khí và các xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lýlàm việc như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén

Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu vànguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực

Chương 2 Nghiên cứu, tìm hiểu xe cơ sở kamaz

Giới thiệu hệ thống phanh xe Kamaz :

Xe Kamaz là xe có trọng lượng chuyên chở là 8000 KG , trọng lượngcủa toàn bộ xe khi đầy tải là 15305 KG Được sử dụng chủ yếu trong nghànhxây dựng Với ba cầu thì đây là loại xe có tính năng việt dã cao có thể hoạt

động ở các địa hình phức tạp Xe được sản xuất tại Nga

Hệ thống phanh sử dụng trên xe Kamaz là hệ thống phanh dẫn động khínén và cơ cấu phanh guốc Dẫn động khí nén chia ra làm hai dòng độc lập và

có sử dụng bộ điều chỉnh lực phanh

2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Kamaz – 5320 :

Hệ thống phanh chính ( phanh chân )

Hệ thống phanh phụ

Hệ thống phanh dừng ( phanh tay )

Hệ thống phanh sự cốTrên sơ đồ hệ thống phanh gồm các cụm chi tiết có mối liên hệ chặt chẽvới nhau :

Nguồn khí nén trong hệ thống phanh là do máy nén khí cung cấp Máynén khí 3, Bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ bảo hiểm chống đông đặc 6, là phầnnguồn của cơ cấu dẫn động, không khí được lọc sạch trong phần này rồi đivào các phần còn lại của cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồntiêu thụ khác

Hình 2.1 : Sơ đồ hệ thống phanh

2.3 Đặc điểm hệ thống phanh :

2.3.1 Hệ thống phanh chính ( phanh chân ) :

dẫn động phanh chân của bánh xe trước; gồm có: van bảo vệ ba nhánh

10, bình khí 22, phần dưới van phân phối 24, van hạn chế áp suất 25, hai bầuphanh trước 27, đồng hồ manômét hai kim, các cơ cấu phanh trước và các ốngdẫn Ngoài ra, nhánh này còn có một ống dẫn nối phần dưới của van phânphối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc

dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có: van bảo vệ ba nhánh

10, bình khí nén 9, đồng hồ manômét 28 hai kim, phần trên của van phân phối

24, bộ điều chỉnh lực phanh 13, bốn bầu phanh 20 của cơ cấu phanh sau và

25 26

1

3s 27

9 8

7 6 5 4

3

19

21 20 22

23 24

P13

P18

P55 29

18 17 15

14 13 11

các ống dẫn Ngoài ra, nhánh này còn có ống dẫn nối phần trên của van phânphối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc.

2.3.2 Hệ thống phanh dừng ( phanh tay ) :

dẫn động phanh tay, phanh dự phòng và dẫn động tổng hợp phanh rơmooc, gồm có: van bảo vệ kép 8, hai bình khí 7; 11, van phanh tay 2, van tăngtốc 12, bốn binh tích năng lò xo 20, van điều khiển phanh rơ móc 21 van điềukhiển phanh rơ mooc có dẫn động hai dòng, Bình khí 15, van điều khiển rơmooc có dẫn động một dòng 19, ba van tách 17, ba đầu nối 18, các ống dẫn

2.2.3 hệ thống phanh dự bị :

Dùng để giảm từ từ tốc độ hoặc dừng hẳn xe khi ô tô đang chuyển động

mà hệ thống phanh công tác bị hỏng hoàn toàn hoặc một bộ phận nào đó

7 Bạc đỡ trục lệch tâm 11 Tấm gia cường 15 Trục lệch tâm

25 Bánh vít

18 17 16

1 2 3 4 5

Theo B

24 23

25

22 21

B Theo B

+ Khi th«i phanh: lß xo 7 kÐo c¸c guèc phanh trë l¹i vÞ trÝ ban ®Çu,gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh cã khe hë vµ qu¸ tr×nh phanh kÕt thóc

Van phân phối được chia ra làm hai khoang chính để tạo ra hai dòng

độc lập trong quá trình thực hiện phanh chính ( phanh chân )

Khoang trên dẫn động cho cơ cấu phanh trước Khoang này được nốivới bình cung cấp khí nén thông qua cửa A và nối với bầu phanh trước qua cửa

B

Khoang dưới dẫn động cho cơ cấu phanh sau Khoang này được nối vớibình cung cấp khí nén thông qua cửa B và nối với bầu phanh sau thông quacửa D

Ngoài ra còn có các chi tiết được liên kết chạt chẽ với nhau như dưới

đây :

10 Vít cấy 11 Lò xo hồi vị piston trên

12 Van trên 13 Lò xo hồi vị van trên

14 Thân dưới 15 Piston van dưới 16 Piston lớn

17 Thân dưới 18 Lò xo hồi vị piston dưới

19 Van dưới 20 Ty đẩy 3 cạnh 23 Đệm kín

22 Bạc dẫn hướng van dưới 24 Vòng phớt piston lớn

2 0

2

2 7 1 3

G G

Khi chưa đạp phanh : các lò xo của các piston đẩy các pitông 15,16 ,

25 ở vị trí trên cùng của nó Do vậy van dưới 19, van trên 12 sẽ đóng cửa nạp ởtrên thân van tổng phanh và mở cửa xả ở trên cần đẩy 20 Các cửa B, D đượcnối thông với khí trời qua cần đẩy 20 và lỗ xả Đồng thời lỗ b được ngăn cáchvới lỗ A, lỗ D được ngăn cách với lỗ C

Khi đạp phanh : Đòn bẩy 4 quay quanh chốt 6 nên con lăn 26 đẩy con

đội 1 dịch chuyển xuống dưới, con đội tác dụng qua đĩa đàn hồi 27 và vòngcao su 26 đẩy piston 25 dịch chuyển, piston sẽ bịt kín cửa xả trên cần đẩy 20

và đẩy mở van trên 17

Lỗ B được nối thông với lỗ A và ngăn cách với khí trời, khí nén đượcdẫn từ bình chứa qua các lỗ A và B tới các cơ cấu chấp hành để phanh ôtô ởbánh xe sau.

Đồng thời khí nén được dẫn qua lỗ trên thân xuống khoang dưới, áp lựckhí nén ở phía trên piston 16 sẽ đẩy piston dịch chuyển xuống dưới cùng vớipiston 15, pistông 15 sẽ bịt kín cửa xả trên cần đẩy 20 và đẩy mở van dưới 19

Lỗ D sẽ được nối thông với lỗ C và ngăn cách với khí trời Khí nén được dẫn từbình chứa qua lỗ C và D tới các cơ cấu chấp hành để phanh ôtô ở các bánh xecầu trước

Trong trường hợp người lái tác dụng lên bàn đạp phanh một lực không

đổi bàn đạp phanh được giữ nguyên ở vị trí xác định Tại thời điểm giữ bàn

đạp cố định, khí nén cung cấp cho các dòng dẫn động có áp suất tại các lỗ B

2.4.3 Điều hoà lực phanh :

Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén đượcdẫn đến các bầu phanh của các cầu thuộc giá đỡ sau của ôtô tải khi phanh tuỳtheo tải trọng trục có ích

a, Cấu tạo : (hình 1.12)

Cấu tạo của bộ điều hoà lực phanh được thể hện trên hình 4 Bộ

điềuhoà nhận khí nén từ van phân phối thông qua cửa A Khí nén qua bộ điềuhoà được dẫn tới bầu phanh sau qua cửa B Ngoài ra bộ điều hoà còn điềuchỉnh theo tải trọng bằng tay đòn 20 được nối với cầu xe Dưới đây là các chitiết chính trong bộ điều hoà lực phanh :

13 Đĩa của lò xo van 14 Thân trên 15 Vòng chặn

B- §Çu ra tíi bÇu phanh sau

25 24

B

21

22

20 19

17

18

16 13

A

15 14

và khí nén từ cửa A đi vào cửa B và sau đó đến các buồng hãm của các cầunằm trên giá sau của ôtô.

Đồng thời, khí nén đi qua khe hở vòng giữa piston 18 và ống dẫn hướng

22 vào hốc A ở bên dưới màng 21 và màng này bắt đầu ép lên piston từ phíadưới Khi áp suất ở cửa A tương ứng đến giá trị và tỷ lệ của nó so với áp suất ởcửa A tương ứng với diện tích tích cực của phía trên và phía dưới của piston 18thì piston này dịch chuyển lên trên trước thời điểm van 17 tiếp xúc lên đế vancủa piston 18 Khí nén ngừng đi từ cửa A đến cửa B Như thế diễn ra hoạt

động tuỳ động của bộ điều chỉnh Diện tích tích cực của bề trên piston mà khínén tác động lên khi đi vào cửa A luôn luôn bất biến

Diện tích cực của bề dưới piston mà khí nén tác động qua màng 21 điqua cửa B thì luôn luôn thay đổi vì sự thay đổi của các vị trí tương hỗ giữa gờnghiêng 11 của piston di động 18 với miếng lót bất động 10 Vị trí tương quangiữa piston 18 và miếng lót 10 phụ thuộc vào vị trí của tay đòn 20 và con đội

19 liên kết với nó qua ngõng 23 Còn vị trí của tay đòn 20 thì phụ thuộc vào

độ võng của các nhíp,có nghĩa là phụ thuộc vào vị trí tương hỗ giữa các dầmcủa các cầu và khung ôtô Tay đòn 20 cũng như ngõng 23 càng hạ xuống thấpbao nhiêu, có nghĩa là piston 18 càng hạ xuống bao nhiêu thì diện tích của gờ

11 càng tiếp xúc với màng 21 nhiều bấy nhiêu,có nghĩa là diện tích tích cựccủa piston 18 càng lớn bấy nhiêu Vì thế khi con đội 19 chiếm vị trí biên dưới(tải trọng trục tối thiểu) thì sự chênh lệch áp suất khí nén trong các cửa A và B

là lớn nhất, còn khi con đội 19 chiếm vị trí biên trên (tải trọng trục tối đa) thìhai áp suất này cân bằng nhau Bằng cách đó, bộ điều chỉnh lực phanh tự độngduy trì áp suất khí nén ở cửa B và các buồng hãm liên quan với nó ở mức độ

đảm bảo cho lực phanh cần thiết tỷ lệ với tải trọng trục tác dụng khi phanh

Khi nhả phanh áp suất ở cửa A giảm xuống Piston 18 dưới áp lực củakhí nén tác động lên nó qua màng 21 từ phía dưới mà dịch chuyển lên trên vàtách van 17 ra khỏi đế xả của con đội 19 Khí nén từ cửa B qua lỗ của con đội

và cửa C đi vào khí quyển sau khi đẩy mép cao su 4

2.4.4 Van tăng tốc:

Dùng để rút ngắn thời gian bắt đầu dẫn động của hệ thống phanh dự phòng dogiảm chiều dài nhánh hút khí nén vào bình tích năng lò xo và xả không khítrực tiếp qua van tăng tốc ra ngoài

3 4

5

6

Hình 1.14 : Bầu phanh trước

1 Đầu nối; 2 Màng phanh; 4 Thân dưới; 5 Lò xo;

6.Bu lông bắt bầu phanh; 8 Ty đẩy

b Nguyên lý hoạt động :

Khi khí nén vào khoang ở trên màng ngăn 2 thì màng ngăn dịch chuyển

và tác động lên cần đẩy 7 của bầu phanh

Khi nhả phanh, do tác động của lò xo hồi vị 4, cần đẩy và màng ngăntrở về vị trí ban đầu

2.4.5.2 Bầu phanh sau :

Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh xe sau khi đạpphanh chân, kéo phanh dự phòng và phanh tay

a Cấu tạo :

9

7 8

12 11

14

15

17

18 16

20

21 19

Hình 1.16 : Bầu phanh sau

1 Màng cao su; 2 Bu lông; 3 Thân dưới; 8 Thân trên

9 Lò xo tích năng; 14 ống thông; 20 Ty đẩy; 21 Lò xo côn

b nguyên lý làm việc:

Bầu phanh kép dùng để điều khiển hoạt động của các cơ cấu phanh củacác bánh thuộc giàn cầu, khi dùng phanh công tác, phanh tay

+ Khi phanh bằng phanh công tác:

Khí nén từ tổng phanh được cấp vào khoang không gian phía trên màng

18 Màng 18 bị uốn cong tác động lên đĩa 4 làm dịch chuyển thanh nối 20 vàlàm quay tay đòn, trục quả đào đẩy guốc phanh đi ra ép vào tang trống thựchiện quá trình phanh xe

+Khi phanh dự phòng và phanh tại chỗ có nghĩa là khi phanh bằng khóatay xả khí nén khỏi không gian ở phía dưới piston 16, lò xo 9 giãn ra, đẩypiston 16 đi xuống mang theo con đội, con đội đẩy màng 18 đi xuống Thanhnối 20 dịch chuyển và quay tay đòn cùng trục quả đào đẩy guốc phanh ra épsát tang trống và thực hiện quá trình phanh xe.

Khi nhả phanh khí nén được đi vào đầu nối ở phía dưới piston 16, piston

16 cùng với ống lồng, con đội dịch chuyển lên phía trên ép lò xo 9 lại, dướitác dụng của lò xo 21 đẩy màng 1 cùng thanh nối 20 trở về vị trí ban đầu.Khi khe hở giữa tang trống và má phanh quá lớn, lực tác dụng lên thanhnối có thể không đủ để phanh có hiệu quả Lúc này cần phải sử dụng phanhkhóa phanh tay xả khí nén ở gian không gian phía dưới piston 16 Lò xo 9 đẩypiston 16 và con đội ép lên tấm màng 18 làm thanh nối dịch chuyển thêm 1hành trình nữa đủ để phanh có hiệu quả

Khi độ kín khít và áp suất ở bình khí nén của phanh tại chỗ không đảmbảo, khí nén từ không gian phía dưới piston 16 qua đầu nối và phần bị hư hỏngcủa hệ thống dẫn khí ra ngoài khí quyển núc này sẽ xảy ra quá trình tự phanhbằng bình tích năng lò xo

Trên xe tải ngày nay người ta hay sử dụng cơ cấu phanh dạng guốc, vì ápsuất sinh ra trên bề mặt má phanh là không lớn lắm, má phanh lâu mòn

Vì vậy đối với cơ cấu phanh cho xe thiết kế sử dụng cơ cấu phanh guốc làhợp lý nhất

Do vậy sử dụng dẫn động phanh khí nén cho xe thiết kế là phù hợp nhất.

Chương 3: thiết kế tính toán hệ thống phanh

3.1 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh :

3.1.1 Xác định mô men cần có tại các cơ cấu phanh

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm

được tốc độ hoặc dừng 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 phanhtính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

4500 3850 1

mm G

11500 3850 2

mm G

G

L

Chiều cao trọng tâm khi đầy tải hg= 1,36 m

jmax- Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh,

Theo tiêu chuẩn Việt Nam jmax= 5,8 (m/s2)

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

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

rbx- Bán kính lăn của bánh xe;

Bán kính bánh xe tính toán r =  r

- Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp (với xe thiết kế trang bị lốp có ápsuất thấp= 0,93)

3.1.2 Xác định lực phanh do cơ cấu sinh ra :

a).Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

36 , 1 8 , 5 1 85 , 3 2

083 , 1 16000

.

1 2

h j L

b G

478 , 0 6 , 0 767 , 2 81 9

36 , 1 8 , 5 1 85 , 3 4

767 , 2 16000

.

1 4

h j L

a

G

β2= β1+ β0= 14º+ 120º= 134º

1622 , 0 134 2 sin 14 2 sin 2 360

120 2

134 2 cos 14 2

o o

o o

0 2 2 0

2 1

1

sin cos

2 sin

cos cos

o o

o o

5 , 232 120

sin 134 14 cos 2 360

120 2 120 sin 2

360 120

134 cos 14 cos 200 2

P1 hoặc M//

P1) và guốc sau (M/

P2 hoặc M//

P2) bằng mô men phanh tínhtoán của mỗi cơ cấu phanh đặt tại bánh xe

Khi đã chọn trước thông các số kết cấu (β1, β2, β0, rt) chúng ta tính đượcgóc δ và bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1(lực N1hướng vào tâm 0) Lực R1là lực tổng hợp của N1, và T1 Lực R1tạo với lực N1góc φ1

N T tg

Với μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường μ = 0,3.

Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là:

tg

3 , 0 1

3 , 0 5 , 232 1

1

sin

2 2

r

 

Đối với cầu trước:

Đối với cầu giữa và cầu sau:

Muốn xác định các lực P, U chúng ta dùng phương pháp hoạ đồ bằng cách vẽ

đa giác lực của guốc phanh trước và sau (hình 1.3) Ta có R1 = R2 về giá trịnhưng phương và chiều của chúng khác nhau Kéo dài lực P, lực R1, lực R2cáclực này cắt nhau ở O/và O//, từ O/và O//ta nối tới tâm chốt quay má phanh, ta

có các phản lực U1 và U2 Như vậy trên mỗi guốc phanh có ba lực P1; R1; U1

và P2; R2; U2 Ta xây dựng hai đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằngnhau để thể hiện hai lực R ; R ; trượt chúng song song với R , R , nối tiếp với

84176 0668

, 0 2

11246

2 0

, 2 ,

r

M R

38450 0668

, 0 2

5138

2 0

, 2 ,

r

M R

tương tự như vậy đối với P1.

Làm như thế đối với guốc sau ta cũng tìm được P2,U2,R2

o

o /

o / P1

u 2 2

Sau quá trình đo đạc và tính toán ta có được kết quả sau:

Kết luận : Vậy mô men phanh sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh của xe đảm

bảo mô men phanh yêu cầu

c).Kiểm tra hiện tượng tự xiết:

Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉbằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốc phanh

Đối với guốc trước của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P’ và M’pcó dạng:

cos ' sin ' '

cos ' '

cos

2 ,

, 0 2 , 9 sin 115 73 , 162

2 , 9 cos

Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước

Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

P c

a c

Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết

* Kết luận: Hiện tượng tự xiết không xảy ra đối với các cơ cấu phanh sử dụng

trên xe Kamaz

d) Kiểm tra công ma sát riêng:

Các thông số kích thước của má phanh và trống phanh :

Bề rộng má phanh b = 120 mm

Bán kính tang trống rt= 200 mm

Góc ôm tấm ma sát β0= 1200

Diện tích một má phanh: