Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô kia rondo 2 4l 2009

LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.Vì vậy việc kh

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP NGÀNH: KỸ THUẬT CƠ KHÍ CHUYÊN NGÀNH: CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC

TÓM TẮT

Tên đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009

Sinh viên thực hiện: Hoàng Minh Nghĩa

Số thẻ sinh viên: 103140034 Lớp: 14C4A

Đề tài: Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009 bao gồm năm chương:

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô

Chương 2: Giới thiệu về các hệ thống trên xe kia rondo

Chương 3: Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe kia rondo

Chương 4: Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe kia rondo

Chương 5: Những hư hỏng và biện pháp khắc phục

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG

TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

KHOA CƠ KHÍ GIAO THÔNG

CỘNG HÒA XÃ HÔI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP

Họ tên sinh viên: Hoàng Minh Nghĩa Số thẻ sinh viên: 103140034

Lớp: 14C4A Khoa: Cơ Khí Giao Thông Ngành: Kĩ Thuật Cơ Khí

1 Tên đề tài đồ án:

Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh trên ô tô Kia Rondo 2.4L 2009

2 Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ đối với kết quả thực hiện

3 Các số liệu và dữ liệu ban đầu:

Catalog xe Kia Rondo 2.4L 2009 và các tài liệu liên quan

4 Nội dung các phần thuyết minh và tính toán:

1 Tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô

2 Giới thiệu về các hệ thống trên xe kia rondo

3 Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe kia rondo

4 Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe kia rondo

5 Những hư hỏng và biện pháp khắc phục

5 Các bản vẽ, đồ thị

1 Bản vẽ kích thước tổng thể xe Kia Rondo 2.4L 2009 1/A3

2 Bản vẽ sơ đồ hệ thống phanh công tác xe Kia

Rondo 2.4L 2009

1/A3

3 Sơ đồ nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh ABS 4/A3

4 Bản vẽ kết cấu xylanh chính xe Kia Rondo 2.4L 2009 1/A3

5 Bản vẽ kết cấu phanh trước xe Kia Rondo 2.4L 2009 1/A3

6 Bản vẽ kết cấu phanh sau xe Kia Rondo 2.4L 2009 1/A3

7 Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực xe Kia Rondo 2.4L 2009 1/A3

Họ tên người hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Hải

6 Ngày giao nhiệm vụ đồ án: 25/2/2019

LỜI NÓI ĐẦU

Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn

về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ.Vì vậy việc khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng không thể thiếu nhằm đánh giá, cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương

án thiết kế để tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô

Từ vấn đề đó, với những kiến thức đã học và sự hướng dẫn tận tình của giáo viên hướng dẫn, em xin chọn đề tài làm tốt nghiệp: "KHẢO SÁT VÀ TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE KIA RONDO 2.4L 2009" Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng

Để có thể hoàn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất tới thầy giáo hướng dẫn: TS Nguyễn Việt Hải đã dành những phần thời gian để chỉ bảo tận tình, giúp đỡ và hướng dẫn chúng em trong suốt thời gian thực hiện đồ án Và em cũng xin gửi lời cảm ơn tới tất cả các thầy, cô đang giảng dạy trong khoa “Cơ Khí Giao Thông” trường đại học Bách Khoa Đà Nẵng đã truyền đạt lại những kiến thức quý báu từ cơ bản đến chuyên môn để em có thể vận dụng và hoàn thành được đồ án này

Tuy nhiên, trong thời gian thực hiện đề tài do thời gian có hạn và kiến thức còn hạn chế nên trong quá trình thực hiện không thể tránh khỏi những thiếu sót nhất định

Em rất mong sự giúp đỡ, ý kiến đóng góp của quý thầy cô cùng tất cả các bạn để đề tài

được hoàn thiện hơn

Đà Nẵng, ngày 3 tháng 6 năm 2019

Sinh viên thực hiện

Hoàng Minh Nghĩa

CAM ĐOAN

Tôi xin cam đoan số liệu và kết quả nghiên cứu trong đồ án này là trung thực và chưa hề sử dụng để bảo vệ một học vị nào Các số liệu sử dụng trong đồ án có nguồn góc rõ ràng, và công bố theo quy định

Sinh viên thực hiện

Hoàng Minh Nghĩa

MỤC LỤC

NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP 3

LỜI NÓI ĐẦU i

CAM ĐOAN ii

MỤC LỤC iii

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ v

MỞ ĐẦU 1

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ 2

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh 2

1.1.1 Công dụng 2

1.1.2 Yêu cầu 2

1.1.3 Phân loại 3

1.2.1 Loại phanh trống – guốc 4

1.2.2 Loại phanh đĩa 7

1.2.3 Loại dải 11

1.3 Dẫn động phanh 12

1.3.1 Các loại dẫn động phanh 12

1.3.2 Các sơ đồ phân dòng chính 12

1.3.3 Dẫn động thủy lực 14

1.3.4 Dẫn động khí nén 19

1.3.5 Dẫn động liên hợp thủy khí 20

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE KIA RONDO 22

2.1 Giới thiệu chung về xe Kia Rondo 22

2.2 Những hệ thống, tổng thành cơ bản trên xe Kia rondo 23

2.2.1 Động cơ lắp trên xe KIA RONDO 2.4L 2009 23

2.2.2 Hệ thống truyền lực 23

2.2.3 Hệ thống treo 23

2.2.4 Hệ thống lái 25

2.2.5 Hệ thống phanh 25

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE KIA RONDO 27

3.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống phanh trên xe Kia Rondo 27

3.1.1 Nguyên lý hoạt động 27

3.1.2 Cơ cấu phanh 28

3.1.3 Dẫn động phanh 31

3.1.4 Hệ thống chống bó cứng bánh xe ABS(Antilock Bracking System) 34

CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH XE KIA RONDO 42

4.1 Tính momen phanh yêu cầu 42

4.2.1 Ðối với cơ cấu phanh trước 43

4.2.2 Ðối với cơ cấu phanh sau : 44

4.3 Xác định momen phanh mà cơ cấu phanh có thể sinh ra 45

4.3.1 Đối với cơ cấu phanh trước 45

4.3.2 Đối với cơ cấu phanh sau 47

4.5 Tính toán xác định bề rộng má phanh 48

4.6 Tính toán các chi tiết phanh của cơ cấu phanh: 50

4.5.1 Tính kiểm tra công trượt riêng 50

4.5.2 Tính toán kiểm tra nhiệt độ hình thành ở cơ cấu phanh 51

4.5.3 Hành trình dịch chuyển đầu piston xylanh công tác của cơ cấu ép 52

4.5.4 Đường kính xylanh chính và xylanh công tác 52

4.5.5.Hành trình dịch chuyển của piston xy lanh chính 53

4.5.6 Hành trình và tỷ số truyền bàn đạp phanh 54

4.5.7 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh khi chưa tính trợ lực. 54

4.5.8 Trợ lực cần thiết của bộ trợ lực: 55

4.5.9 Đường kính của bầu trợ lực: 55

4.5.10 Gia tốc ,thời gian và quảng đường phanh 56

CHƯƠNG 5: NHỮNG HƯ HỎNG VÀ BIỆN PHÁP KHẮC PHỤC 60

5.1 Những công việc bảo dưỡng cần thiết 61

5.2 Sửa chữa hư hỏng một số chi tiết, các bộ phận chính 61

5.3 Kiểm tra hệ thống phanh 62

5.3.1 Kiểm tra tổng hợp khi xe đứng 62

5.3.2 Kiểm tra tổng hợp cho xe chạy 62

5.4.Bảng mã lỗi ô tô hệ thống phanh abs bằng OBD2 trên xe KIA 63

KẾT LUẬN 66

TÀI LIỆU THAM KHẢO 67

DANH SÁCH CÁC BẢNG VÀ HÌNH VẼ

Bảng 5 1.Bảng mã lỗi hệ thống phanh abs trên ODB2 của xe KIA 63

Hình 1 1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính 4

Hình 1 2 Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng 5

Hình 1 3 Sơ đồ nguyên lí phanh đĩa 9

Hình 1 4 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động xilanh cố định 10

Hình 1 5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má 10

Hình 1 6 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại 11

Hình 1 7 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực 13

Hình 1 8 Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp 15

Hình 1 9 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không 16

Hình 1 10 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén 17

Hình 1 11 Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng 18

Hình 1 12 Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc 20

Hình 1 13 Sơ đồ nguyên lý của mạch dẫn động thủy khí điều khiển phanh của một cầu xe 20

Hình 2 1 KIA RONDO 2.4L 2009 22

Hình 2 2 Hệ thống treo trước 24

Hình 2 3 Hệ thống treo sau xe 24

Hình 2 4 Cấu tạo hệ thống lái trên xe 25

Hình 3 1 Hệ thống phanh thủy lực hai dòng 27

Hình 3 2 Cơ cấu phanh trước 29

Hình 3 3 Cơ cấu phanh sau 30

Hình 3 4 Cụm xi lanh lực phanh trên xe 32

Hình 3 5 Cấu tạo bầu trợ lực chân không 33

Hình 3 7 Cấu tạo cảm biến 36

Hình 3 8 Khi phanh bình thường 37

Hình 3 9 Giai đoạn duy trì (giữ) áp suất 38

Hình 3 10 Giai đoạn giảm áp 39

Hình 3 11 Giai đoạn tăng áp 40

Hình 3 12 Quá trình phanh điển hình của ô tô không có trang bị ABS 41

Hình 3 13 Quá trình phanh điển hình của ô tô có trang bị ABS 41

Hình 4 1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh 42

Hình 4 2 Ðồ thị quan hệ mômen phanh của xe với hệ số bám 45

Hình 4 3 Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát 46

Hình 4 4 Sơ đồ để tính toán bán kính trung bình của đĩa ma sát 47

Hình 4 5 Giản đồ phanh 56

sử dụng rất tốt Hệ thống phanh cũng nằm trong sự thay đổi ấy Hệ thống phanh là một

bộ phận quan trọng của ôtô, đảm bảo có hiệu quả phanh ở tất cả các bánh trong mọi trường hợp, thích ứng nhanh với mọi vấn đề nguy hiểm Ở nước ta, số lượng ô tô tư nhân, đặc biệt ô tô du lịch đang gia tăng về số lượng cùng với sự tăng trưởng kinh tế của đất nước, mật độ ô tô lưu thông ngày càng nhiều Song song với sự gia tăng số lượng ô tô thì số vụ tai nạn giao thông đường bộ do ô tô gây ra cũng tăng với những con số báo động Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ô tô ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

2 Ý nghĩa của đề tài

Vì vậy việc khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng không thể thiếu nhằm đánh giá, cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìm ra các phương án thiết kế để tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định và tăng dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại hệ thống phanh

1.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó, ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang

Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng Nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc Nhờ đó mới có khả năng phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khả năng vận chuyển của ô tô

1.1.2 Yêu cầu

* Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa

- Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế

- Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô và máy kéo khi phanh

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện

sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ

* Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng để phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ xe đứng yên tại chỗ khi dừng

xe hoặc khi không làm việc và thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần : Trên các ô tô tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư

là phanh chậm dần Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô

và máy kéo trước khi dừng hẳn

Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chức năng của nhau Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập

* Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh

- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn

* Ðể quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không

có hiện tượng tự siết khi phanh

* Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện sau :

- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt đường tác dụng lên chúng

- Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

* Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện đại, người ta dùng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System - ABS )

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng

1.1.3 Phân loại

Hệ thống phanh gồm các cơ cấu để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh

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

- Tùy theo cách bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực mà chia ra : Phanh bánh xe và phanh truyền lực

- Theo bộ phận tiến hành phanh, cơ cấu phanh còn chia ra :

Phanh đĩa: theo số lượng đĩa còn chia ra loại 1 đĩa và loại nhiều đĩa

Phanh trống - guốc : theo đặc tính cân bằng thì được chia ra : Loại phanh cân bằng, phanh không cân bằng và phanh dải

- Theo đặc điểm hình thức dẫn động, truyền động phanh có: phanh cơ khí; phanh thủy lực (phanh dầu); phanh khí nén (phanh hơi); phanh điện từ hoặc p hanh liên hợp Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ở một số ô tô trước đây Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng, hiện nay ít sử dụng Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hỗ trợ cho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụng phổ biến trên ô tô Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe ô

1.2 Các cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát Trong quá trình phanh động năng của ôtô- máy kéo được biến thành nhiệt năng ở

cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là: Các phần tử ma sát

và cơ cấu ép

Ngoài ra cơ cấu phanh còn có một số bộ phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe

hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực,

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống- guốc, đĩa hay dải Mỗi dạng có một đặc điểm riêng biệt

1.2.1 Loại phanh trống – guốc

Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:

- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe

- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định

vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động,

sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh

Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá :

Hình 1 2 Sơ đồ các cơ cấu phanh thông dụng loại trống guốc và lực tác dụng a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e- Cơ cấu phanh tự cường hóa Trong đó : P, P1, P2 : Lực xylanh dẫn động guốc phanh

N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh

fN1, fN2 : Lực ma sát

rt : Bán kính tang trống

Các sơ đồ này khác nhau ở chỗ:

- Dạng và số lượng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của các guốc phanh

- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và

do vậy khác nhau ở :

- Hiệu quả làm việc

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Hiện nay, sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.2 a và 1.2b Tức là sơ

đồ với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một

cơ cấu ép Sau đó đến các sơ đồ trên hình 1.2c và 1.2d

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả

Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do

nó tạo ra không phụ thuộc chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô

- Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu

- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của má phanh trên bán kính rt

Từ sơ đồ ta thấy rằng lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi là guốc tự siết

Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặc trưng của

cơ cấu phanh trống guốc

Sơ đồ hình 1.2a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2 Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch vừa cân bằng Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn

Sơ đồ trên hình 1.2 dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốc bằng nhau P1 = P2 = P Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2 Cũng do N1 > N2 nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng Nó thường sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 1.2a là 100% thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực hình 1.2b sẽ là 116% 122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh: µ = 0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với hai xylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình 1.2c) Hiệu quả phanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanh không

có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps

trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước Vì thế nó thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng

cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.2d Các guốc phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp

Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một

má phanh và trống phanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia

Có cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạt đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen phanh kém

ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng

1.2.2 Loại phanh đĩa

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

Phanh đĩa nhiều loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay và vòng

ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hay ghép

hai kim loại khác nhau

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau: Áp

suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phải điều

chỉnh

Việc bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở, có khả năng làm việc

với khe hở nhỏ (0,050,15) mm nên rất nhạy, giảm được thời gian chậm tác dụng và

cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của

chúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biến dạng

của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khi

động cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng để kết

hợp làm phanh dừng

Trên hình 1.3 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay hở Cấu tạo của

cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi

lanh thủy lực 2 Các má phanh gắn tấm ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh,

các piston của xi lanh thủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa

phanh 4, phanh bánh xe lại

Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phương

án lắp cố định (Hình 1.4 ) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn

Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời

(Hình 1.5) hay liền với xi lanh bánh xe (Hình 1.6 ) và trượt trên các chốt dẫn hướng

cố định (chốt 3 Hình 1.6 ) Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn

hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu qủa phanh

giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp

đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể

giảm được 30  50oC Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe

Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay đứng của

các bánh xe dẫn hướng

Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiều

đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcos ; RG2 = Z - 2fNcos Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp

ở phía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm được tải trọng thẳng đứng tác dụng lên ổ trục

a)

b) Hình 1 3 Sơ đồ nguyên lí phanh đĩa Trong đó : P- Áp suất dầu tác dụng lên piston

PB

Rx

Rz

Rx Rz

2fN

PB R'G Va

phi

Hình 1 4 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động xilanh cố định

1- Má kẹp Đĩa phanh; 2- Thân xi lanh;

3- Piston; 4-Vòng đệm;

5-Chốt trượt; 6- Cần định vị;7-Đĩa phanh

Hình 1 5 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má

1- Má kẹp;2-Thân xi lanh; 3- Piston; 4- Vòng làm kín; 5- Chốt dẫn hướng;

6-Đĩa phanh

7

3 2

6

4 3

2

Hình 1 6 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại

Phanh dải có một số loại khác nhau ở phương pháp nối nhau ở đầu các dải phanh

và do đó khác nhau ở hiệu quả phanh

Phanh dải không tự siết Khi tác dụng lực cả hai đầu dải được rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm của sơ đồ này là không có hiện tượng tự siết, nên phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc vào chiều quay Nhược điểm là hiệu quả phanh không cao

Phanh dải đơn giản tự siết một chiều Nhờ có một đầu được nối cố định nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần Tuy vậy khi phanh thường dễ bị giật, không êm

Phanh dải loại kép Kết cấu của nó giống như ghép hai phanh dải loại đơn có chung một đầu cố định Bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết

Phanh dải loại bơi Nó làm việc tương tự như phanh dải đơn giản tự siết, nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay

7

4 3

2 1

Tất cả các loại phanh dải đều có chung nhược điểm là áp suất bề mặt ma sát phân

bố không đều Nên má phanh mòn không đều và tải trọng hướng kính tác dụng lên trục lớn

Dẫn động thủy lực hầu như không dùng cho máy kéo nhưng lại thường dùng để dẫn động phanh của rơ moóc kéo theo sau Trên các máy kéo cỡ lớn thường sử dụng dẫn động khí nén

1.3.2 Các sơ đồ phân dòng chính

Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất là hai dòng dẫn động độc lập Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn được ôtô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 1.40 Để phân chia các dòng có thể sử dụng bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xi lanh chính kép hay bộ chia mà kết cấu của chúng sẽ được nghiên cứu ở các phần sau

Mỗi sơ đồ đều có các ưu khuyết diểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính là:

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh, dẫn động phanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

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

- Thời gian chậm tác dụng khi phanh không được vượt quá 0,6 s, khi nhả phanh không được lớn hơn 1,2 s;

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

- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải được tự động phanh lại Hiện nay phỗ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trên hình:

Hình 1 7 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực

1,2- Các xylanh bánh xe trước, sau;

3,6- Các dòng dẫn động (đường ống dẫn đến xy lanh bánh xe);

4,5- Bộ phận phân dòng (Xylanh chính)

Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải tính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :

- Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

- Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

- Mức độ phức tạp của dòng dẫn động

Thường sử dụng nhất là sơ đồ hình (1.7a ) sơ đồ phân dòng theo yêu cầu Ðây là

sơ đồ đơn giản nhất nhưng hiệu quả phanh sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầu trước

Khi dùng các sơ đồ hình (1.7b, c và d ) sơ đồ phân dòng chéo, sơ đồ phân 2 dòng cho cầu trước, 1 dòng cho cầu sau và sơ đồ phân dòng chéo cho cầu sau 2 dòng cho cầu trước thì hiệu quả phanh giảm ít hơn Hiệu quả phanh đảm bảo không thấp hơn

50% khi hỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ hình (1.7b và d) lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong hai dòng bị hỏng Ðiều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái (dùng cánh tay đòn âm)

Sơ đồ hình 1.7e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng cũng phức tạp nhất

Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động :

Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :

-Truyền động phanh một dòng: Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộng rãi trên một số ô tô trước đây vì kết cấu của nó đơn giản

-Truyền động phanh nhiều dòng : Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh được ô tô - máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó

1.3.3 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải

có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp, hiệu suất cao

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực :

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn động không làm việc được

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực

để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động

và mômen phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng

Các loại và sơ đồ dẫn động:

Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:

- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằng lực tác dụng người lái

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp

- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

2.3.3.1 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp

Trên hình 2.8 là sơ đồ dẫn động phanh thủy lực tác động trực tiếp

Hình 1 8 Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp

1,8- Xylanh bánh xe; 3,4- Piston trong xylanh chính;

2,7- Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe; 5- Bàn đạp phanh;

6- Xylanh chính

Nguyên lý làm việc :

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽ dịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó áp suất trong khoang B cũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và 7

đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì, tác dụng của các lò xo hồi vị, các piston trong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lần phanh

Dẫn động tác động gián tiếp có nhược điểm lực điều khiển của lái xe lớn, vì vậy ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc khí nén để giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe

2.3.3.2 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không

Trên hình 1.9 là sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không.Bầu trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng độ chân không trong đường nạp của động cơ để tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, để đảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có động cơ xăng cao tốc

8 1

2

7 6

3 4 5

Hình 1 9 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực chân không 1- Ðường ống dẫn dầu phanh đến xylanh bánh xe; 2- Piston xylanh chính;

3- Xi lanh chính; 4- Ðường nạp động cơ; 5- Van chân không;

6- Lọc không khí; 7- Bàn đạp; 8- Cần đẩy; 9 Van không khí;

10- Vòng cao su của cơ cấu tỷ lệ; 11- Màng ( hoặc piston ) trợ lực;

12- Bầu trợ lực chân không; 13- Bình chứa dầu phanh;

14- Xi lanh bánh xe và xi lanh bánh xe sau; 15- Van một chiều; 16- Đường nạp động

cơ

Nguyên lý làm việc :

Bầu trợ lực chân không 12 có hai khoang A và B được phân cách bởi piston 11 (hoặc màng) Van chân không , làm nhiệm vụ : Nối thông hai khoang A và B khi nhả phanh và cắt đường thông giữa chúng khi đạp phanh Van không khí 9, làm nhiệm vụ : cắt đường thông của khoang A với khí quyển khi nhả phanh và mở đường thông của khoang A khi đạp phanh Vòng cao su 10 là cơ cấu tỷ lệ : Làm nhiệm vụ đảm bảo sự

đó tạo nên một lực phụ hỗ trợ cùng người lái tác dụng lên các piston trong xylanh chính

3, ép dầu theo các ống dẫn (dòng 1 và 2) đi đến các xylanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh

Khi lực tác dụng lên piston 11 tăng thì biến dạng của vòng cao su 10 cũng tăng theo làm cho piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng

14 14

1 2 3 4 15

16

5 6 7

8

lại, giữ cho độ chênh áp không đổi, tức là lực trợ lực không đổi Muốn tăng lực phanh, người lái phải tiếp tục đạp mạnh hơn, cần 8 lại dịch chuyển sang phải làm van không khí

9 mở ra cho không khí đi thêm vào khoang A Ðộ chênh áp tăng lên, vòng cao su 10 biến dạng nhiều hơn làm piston hơi dịch về phía trước so với cần 8, làm cho van không khí 9 đóng lại đảm bảo cho độ chênh áp hay lực trợ lực không đổi và tỷ lệ với lực đạp Khi lực phanh đạt cực đại thì van không khí mở ra hoàn toàn và độ chênh áp hay lực trợ lực cũng đạt giá trị cực đại

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả trợ lực thấp, nên thường được sử dụng trên các ô tô du lịch và tải nhỏ Với các xe có tải trọng trung bình và lớn phải dùng trợ lực khí nén (hình 1.10)

2.3.3.3 Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén

Sơ đồ dẫn động trợ lực khí nén biểu diễn trên hình 2.7 Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thường được lắp song song với xylanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải

Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5 Trong cụm van 3 có các bộ phận: cơ cấu tỷ lệ đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh, cửa van nạp và van xả khí nén cung cấp cho bầu trợ lực

Hình 1 10 Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén 1- Đường ống dẫn dầu; 2- Xy lanh chính; 3- Piston xy lanh chính; 4-7-8-Piston xy lanh

công tác;5- Bình chứa khí nén; 6- Cụm van khí nén Nguyên lý làm việc : Khi tác dụng lên bàn đạp , qua đòn , lực sẽ truyền đồng thời lên các cần của xylanh chính 2 và của cụm van 6 Van dịch chuyển : Mở đường nối khoang A của xylanh lực với bình chứa khí nén 5 Khí nén từ bình chứa 5 sẽ đi vào khoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanh chính 2 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe Khi đi vào khoang

A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 6, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển về sang trái

4 8

Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trí một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van 6 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

Bộ tích năng thủy lực: Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực cần phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc

và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hình 1 11 Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng

1- Bàn đạp; 2- Xylanh chính; 3- Van phanh; 4- Van phanh;

5- Xylanh bánh xe; 6- Xylanh bánh xe; 7,9- Bộ tích năng;

8- Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle; 10- Van an toàn; 11- Bơm

Nguyên lý làm việc :

Trên các ô tô tải trọng cực lớn thường sử dụng dẫn động thủy lực với bơm và các

bộ tích năng 3 và 4 là hai khoang của van phanh được điều khiển từ xa nhờ dẫn động

thủy lực hai dòng với xylanh chính 2 Khi tác dụng lên bàn đạp 1, dầu tác dụng lên các van 3 và 4, mở đường cho chất lỏng từ các bộ tích năng 7 và 9, đi đến các xylanh bánh

xe 5 và 6 Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xylanh 5 và 6 càng cao Bộ điều chỉnh

tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải

1.3.4 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén (Hình 1.12) được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡ trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như : máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bình chứa, van phân phối, bầu phanh

Ưu điểm :

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như : phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động

Nhược điểm :

- Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn động lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

Nguyên lý làm việc

Không khí nén được nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộ lắng lọc

và tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5 vào các bình chứa 6 và 10 Van an toàn 2 có nhiệm

vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều điều chỉnh áp suất 3 có sự cố Các bộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động

Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8.Ở trạng thái nhả phanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh và mở thông các bầu phanh với khí quyển

Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc Cắt đường thông các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các bầu phanh 7 và 9 tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh các bánh lái xe lại

Hình 1 12 Sơ đồ dẫn động khí nén ôtô đơn không kéo moóc 1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất;

4- Bộ lắng lọc và tách ẩm; 5- Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén;

7,9- Các bầu phanh xe kéo; 8- Tổng van phân phối

2 1

5 6

Dẫn động này có tất cả các ưu và nhược điểm của dẫn động khí nén và của dẫn động thủy lực như:

Điều khiển nhẹ nhàng, dễ cơ khí hóa hay tự động hóa

Độ nhạy cao, kích thước và khối lượng nhỏ

Nếu một phần nào đó của dẫn động bị dò rỉ thì toàn bộ dẫn động sẽ không làm việc được

Số lượng các chi tiết nhiều, kết cấu, bảo dưỡng phức tạp

CHƯƠNG 2 GIỚI THIỆU VỀ CÁC HỆ THỐNG TRÊN XE KIA

RONDO

Kia tập đoàn xe hơi nổi tiếng trên thế giới và là công ty sản xuất ô tô lớn thứ hai tại Hàn Quốc Với hơn nhiều năm kinh nghiệm đã và đang tích cực nối dài thêm chuỗi thành tựu trong sự nghiệp phát triển chung của ngành công nghệ ôtô thế giới Kia Rondo là một trong những loại xe khá phổ biến, tại châu á xe mang một tên khác là Kia Carens Mặc dù nó không phô trương vẻ ngoài đẹp đẽ hay trang trí và bánh xe nhưng không gian bên trong và hiệu suất của nó khá ổn định Mã lực khiêm tốn và tiết kiệm nhiên liệu giúp duy trì khả năng cạnh tranh trên thị trường

2.1 Giới thiệu chung về xe Kia Rondo

Xe Kia Rondo với 7 chỗ ngồi, Kia Rondo (tự động 4) năm 2009 , mẫu xe có thân

xe 5 cửa và động cơ bốn xylanh thẳng hàng Line-4, dung tích 2359 cm3, công suất 130,5 kW ,175 mã lực , mômen xoắn 229 Nm, hệ thống truyền động tự động 4 cấp, tạo sức mạnh bền bỉ và tiết kiệm nhiên liệu hơn

Hình 2 1 KIA RONDO 2.4L 2009

2700 4547

1575

KIA

2.2 Những hệ thống, tổng thành cơ bản trên xe Kia rondo

2.2.1 Động cơ lắp trên xe KIA RONDO 2.4L 2009

Trên xe KIA RONDO 2.4L 2009 được trang bị động cơ tia lựa điện bốn thì, hệ thống nhiên liệu phun gián tiếp, hệ thống khí hút tự nhiên, hệ thống van biến thiên liên tục và phun nhiên liệu đa điểm

Bảng 2 1 Thông số cấu tạo của động cơ

STT Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị

5 Công suất lớn nhất Nemax 130,5/6000 Kw/(v/p)

6 Mô men xoắn cực đại Memax 229/4000 N.m/(v/p)

2.2.2 Hệ thống truyền lực

Hệ thống truyền lực làm nhiệm vụ truyền mô men xoắn từ động cơ đến các bánh

xe chủ động đảm bảo thắng được lực cản tổng cộng của đường và lực cản của gió, thực hiện quá trình chuyển động của xe

2.2.3 Hệ thống treo

Hệ thống treo dùng để nối đàn hồi khung hoặc vỏ của ôtô với hệ thống chuyển động Nhiệm vụ chủ yếu của hệ thống treo là giảm các va đập làm ôtô chuyển động êm dịu khi đi qua các mặt đường gồ ghề không bằng phẳng

Trên xe Kia Rondo có hệ thống treo phía trước (Hình 3.5) độc lập lò xo trụ và thanh giằng các thanh chống lò xo Macpherson phía trước và hệ thống khung gầm đem lại đem lại sự cân bằng tối ưu,hỗ trợ lái chính xác và thoải mái Hệ thống khung phụ phía trước cứng vững được bổ sung bởi hệ thống treo sau độc lập liên kết đa điểm được thiết kế với một khớp nối cao su thủy lực giống như các đệm nước nối với bình chứa dầu tạo khả năng triệt tiêu các rung động

Hệ thống treo MacPherson có kết cấu khung xe liên khối ngày càng sử dụng rộng hơn Giảm xóc kiểu mới bỏ thanh đòn trên thay bằng lò xo cùng ống nhún, gắn với khung

xe qua đệm cao su Lò xo được đặt lệch đi so với ống nhún và nghiêng vào phía trong,

còn những cao su giảm chấn ở khớp tiếp xúc với khung được giữ nguyên Những thay đổi này làm giảm đáng kể ma sát và độ mài mòn trong ống Trên xe Kia Rondo có hệ thống khung gầm chắc chắn kết hợp hệ thống treo phía trước kiểu MacPherson gồm các thanh giằng, bộ giảm chấn gas kích thước lớn với bộ lò xo giảm xóc Các tay giằng cân bằng phía trước được kết nối với khung phụ bởi hai ống lót ngang được lắp cẩn thận để tăng độ cân bằng khi phanh (Hình 3.2)

Hình 2 2 Hệ thống treo trước 1-Lò xo trước; 2- Giảm chấn; 3- Lốp xe; 4-Càng dưới

Hệ thống treo sau xe Kia Rondo dùng hệ thống treo độc lập đa liên kết, tạo sự cân bằng và êm ái khi phanh gấp, vào cua cũng như khi lái xe ở tốc độ cao Tăng độ chính xác của hệ thống lái, đồng thời giảm thiểu tiếng ồn ở phía mặt đường

Hình 2 3 Hệ thống treo sau xe

1-Sắt xi; 2- Lò xo; 3-Giảm chấn

2.2.4 Hệ thống lái

Xe Kia Rondo có hệ thống lái đơn giản rack-and-pinion đang nhanh chóng trở thành loại lái phổ biến nhất trên xe hơi, xe tải nhỏ và SUV Nó thực sự là một cơ chế khá đơn giản Một hộp số bánh răng cưa được đặt trong một ống kim loại, với mỗi đầu của giá nhô ra khỏi ống.Giúp người điều khiển xe thuận tiện, nhẹ nhàng

Hình 2 4 Cấu tạo hệ thống lái trên xe

1-Thanh răng; 2-Vỏ

2.2.5 Hệ thống phanh

Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ôtô, đảm bảo có hiệu quả phanh ở tất cả các bánh trong mọi trường hợp, thích ứng nhanh với mọi vấn đề nguy hiểm Phanh

xe Kia Rondo được trang bị:

Bảng 2 2 Trang bị trên hệ thống phanh của xe Kia Rondo

Ngoài ra trên xe còn trang bị:

*Nội thất:

- Hệ thống âm thanh CD/MP3/Radio

- Jack cắm kết nối phụ kiện đầu vào Audio

- Cổng cắm USB/ipod

- Tay lái bọc da tích hợp nút điều chỉnh âm lượng

*Ngoại thất:

4 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) Có

- Gương chiếu hậu ngoài điều chỉnh điện

- Ăng ten lắp phía sau xe

*Hệ thống bảo vệ an toàn,an ninh:

- Túi khí cho người lái và hành khách phía trước

- Túi khí 2 bên hàng ghế

Qua chương 3, chúng ta đã có cái nhìn tổng quan về cấu tạo cũng như các trang thiết bị được sử dụng trên xe Kia Rondo, có thể nói xe có thiết kế nội, ngoại thất, khung gầm chắc chắn và an toàn Khi nhắc đến tính năng an toàn của xe không thể không nhắc đến hệ thống phanh, trong chương tiếp theo sẽ giúp ta tìm hiểu rõ hơn về

hệ thống này

CHƯƠNG 3: PHÂN TÍCH KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH XE KIA

RONDO

3.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống phanh trên xe Kia Rondo

3.1.1 Nguyên lý hoạt động

3.1.1.1 Sơ đồ nguyên lý

Hình 3 1 Hệ thống phanh thủy lực hai dòng

1 Cụm má phanh; 2 Đĩa phanh; 3 Đường ống dẫn dầu; 4 Xilanh phanh chính; 5 Công tắc báo mức dầu phanh; 6 Bầu trợ lực chân không; 7 Công tắc đèn phanh; 8 Bàn đạp phanh; 9 Guốc phanh; 10 Xilanh phanh bánh sau; 11 Cảm biến tốc độ bánh sau; 12 Đồng hồ táp lô; 13 Bộ chấp hành phanh; 14 ECU điều khiển trượt; 15 Giắc cắm kết

nối dữ liệu; 16 Cảm biến tốc độ bánh trước

14 16

7 5

12 15

sẽ tác dụng vào các pittông ở xilanh bánh xe và pittông ở cụm má phanh Hai pittông này thắng lực lò xo ép sát má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu

từ xilanh bánh xe, và xilanh phanh đĩa về xilanh chính

Sự làm việc của dẫn động thủy lực dựa trên quy luật thủy tĩnh Áp suất trong sơ

đồ dẫn động được truyền đến các xilanh phanh bánh xe là như nhau, khi đó lực đẩy lên đĩa phanh sẽ phụ thuộc vào pittông xilanh công tác Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là tăng lực tác dụng lên pittông xilanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên Do vậy dẫn động phanh thủy lực đảm bảo được sự làm việc đồng thời của cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên má phanh ở cơ cấu phanh đĩa

3.1.1.3 Phân tích ưu điểm, nhược điểm

a Ưu điểm

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc

giữa các má theo yêu cầu

- Hiệu suất cao

- Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản

- Dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

b Nhược điểm

- Không thể làm tỷ số truyền lớn hơn được vì thế phanh dầu không có cường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàng bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn

- Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được

- Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

3.1.2 Cơ cấu phanh

3.1.2.1 Cơ cấu phanh trước

a Cấu tạo

Đĩa phanh được chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thông gió và có bề dày 26 [mm]

Hình 3 2 Cơ cấu phanh trước

1-Đĩa phanh xẽ rãnh; 2- Gía kẹp Tấm ma sát của má phanh loại đĩa quay hở thường có diện tích ma sát nhỏ với diện tích bề mặt đĩa nên điều kiện làm mát đĩa rất thuận lợi Xilanh thuỷ lực đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xilanh được

mạ một lớp crôm Khi xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim Các thân má phanh chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá

Cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực còn gọi là xilanh con hay xilanh bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xilanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc được mài bóng Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm

b Nguyên lý làm việc

Khi phanh người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xilanh chính đến bộ trợ lực, một phần trực tiếp đi đến các xilanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xilanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xilanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xilanh bánh xe trước

và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào

má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

2 1