Tính toán thiết kế hệ thống phanh xe tải 11 tấn (Có bản vẽ)

Ô tô (phương ngữ Bắc Bộ) hay xe hơi (phương ngữ Nam Bộ) hoặc car (tiếng Anh) là loại phương tiện giao thông chạy bằng 4 bánh có chở theo động cơ của chính nó. Tên gọi ôtô được nhập từ tiếng Pháp (automobile), tên tiếng Pháp xuất phát từ từ auto (tiếng Hy Lạp, nghĩa là tự thân) và từ mobilis (tiếng La Tinh, nghĩa là vận động). Từ automobile ban đầu chỉ những loại xe tự di chuyển được gồm xe không ngựa và xe có động cơ. Còn từ ô tô trong tiếng Việt chỉ dùng để chỉ các loại có 4 bánh. Chữ xe hơi bắt nguồn từ chữ Hoa 汽車, phát âm theo Hán Việt là khí xa. Còn người Nhật gọi xe hơi là 自動車 (Tự động xa) nghĩa là xe tự động. Các kiểu khác nhau của xe hơi gồm các loại xe: xe buýt, xe tải.Có khoảng 1,32 tỷ chiếc xe được sử dụng trên toàn thế giới vào năm 2016.2 Khi lần đầu tiên ra mắt, xe hơi được hoan nghênh như một (phương tiện) cải tiến về môi trường so với ngựa. Trước khi nó ra mắt ở thành phố New York; hơn 10,000 tấn phân hàng ngày được dọn khỏi các đường phố. Tuy nhiên, năm 2006, các xe hơi là một trong những nguồn gây ô nhiễm không khí và tiếng ồn cũng như ảnh hưởng tới sức khoẻ trên khắp thế giới.

MỤC LỤC Link Cad: https://drive.google.com/drive/folders/1BmDAoeN6rdaO9vFAJzICyA3t6Bt7VeKA

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ôtô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nóichung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ pháttriển của nền kinh tế của một quốc gia Ngày nay các phương tiện vận tải ngày càngphát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượt bậc đáng kể.Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, kỹ thuật bán dẫncũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ôtô

Ở nước ta hiện nay, các xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là của nước ngoài, đượclắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe nhập cũ, các loại xe trênrất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng như chất lượng Trong các loại xe trên thì xe tảiđóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước Xe tải phục vụ chủyếu trong các ngành khai khoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá Với đặc thù của địa hìnhViệt Nam với 70% diện tích là đồi núi Đường xá thường là khó khăn có nhiều dốc cao

và dài, trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải Do đó yêu cầu phải có một hệthống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thời nâng cao được hiệu quảphanh và độ ổn định khi phanh

Trên cơ sở đó em được giao đề tài:

“Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe tải 11 tấn”.

Nội dung đề tài bao gồm:

- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô

- Lựa chọn phương án thiết kế

- Tính toán, thiết kế hệ thống phanh

- Quy trình công nghệ gia công chi tiết pittông khí dạng màng của bầu phanhchính

Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội Sauhơn 15 tuần thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hoàn thành công việcyêu cầu của đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn ThS.Phạm Huy Hường và cácthầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để emhoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Hà Nội, Ngày tháng năm 2012

Sinh viên thực hiện Ngô Bình Trọng

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

Phanh là hệ thống an toàn chủ động quan trọng trên ô tô

Sự phanh ô tô được tiến hành bằng cách tạo ra ma sát giữa phần quay và phần đứng yêncủa các cụm chi liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh (guốc phanh) haygiữa đĩa phanh với má phanh

Sơ đồ bố trí hệ thống phanh trên xe ô tô:

Hình 1.1: Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh trên ô tô

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu

1.1.1 Công dụng

- Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động tới tốc độ chuyển động nào đó hoặc dừng hẳn ô tô ở một vị trí nhất định Thông thường quá trình phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ra ma sát giữa phần quay và phần đứng yên trên xe Như vậy, động năng chuyển động của xe được biến thành nhiệt năng của cơ cấu ma sát và được truyền

ra môi trường xung quanh

1.1.2 Phân loại

Hệ thống phanh được phân chia theo tính chất hình thành hệ thống phanh

 Theo đặc điểm điều khiển được chia thành:

- Phanh chính( phanh chân), dùng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe khi xe đangchuyển động

- Phanh phụ (phanh tay): dùng để giữ nguyên xe tại vị trí đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng

- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ): dùng để tiêu hao bớt 1phần động năng của ô tô khi tiến hành phanh lâu dài

 Theo kết cấu của cơ cấu phanh được chia ra:

- Cơ cấu phanh tang trống

- Cơ cấu phanh đĩa

- Cơ cấu phanh dải

 Theo dẫn động phanh được chia thành:

 Theo mức độ hoàn thiện của cơ cấu phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô khiphanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

- Bộ điều chỉnh lực phanh( điều hòa lực phanh)

- Bộ chống hãm cứng bánh xe( hệ thống phanh có ABS)

Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh như hạn chếtrượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ô

tô khi không điều khiển phanh

1.1.3 Yêu cầu

Các yêu cầu cơ bản về kết cấu của hệ thống phanh:

- Phải nhanh chóng dừng xe trong bất kỳ tình huống nào, khi tiến hành phanh gấpthì phải đảm bảo quãng đường phanh là ngắn nhất (gia tốc phanh là cực đại)

- Hiệu quả phanh cao nhưng vẫn phải êm dịu để đảm khi phanh xe chuyển độngvới gia tốc chậm dần đều để giữ chuyển động ổn định của xe

- Điều khiển phanh nhẹ nhàng và thuận lợi đối với cả phanh chân và phanh tay

- Hệ thống phanh cần đảm bảo độ nhạy trong phản ứng Hiệu quả phanh khôngthay đổi giữa các lần phanh

- Đảm bảo tránh hiện tượng bó cứng phanh dần tới xe bị trượt lết trên đường

- Phanh chân và phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến nhau

- Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt, không truyền nhiệt ra các khu vực làm ảnhhưởng tới sự làm việc, tuổi thọ của các chi tiết, cơ cấu xung quanh

- Cơ cấu phanh phải dễ dàng điều chỉnh, thay thế khi gặp hư hỏng

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạpvới sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh

- Có khả năng giữ ô tô đứng yên ngay cả khi trên nền đường dốc

- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống phanh trong mọi trường hợp sử dụng, ngay cảkhi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng

1.2 Sơ đồ cấu tạo chung hệ thống phanh

 Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả như sau:

Hình1.2 Hệ thống phanh trên ôtô

Qua sơ đồ cấu tạo cho chúng ta thấy trên hệ thống phanh bao gồm hai phần chính

+ Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp tiêu hao động năng ôtô trong quá trình phanh.

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mô men hãm trên bánh xe khiphanh ôtô Hiện nay thường dùng cơ cấu phanh dạng ma sát (khô hoặc ướt) tạo ra masát giữa hai phần: quay và không quay

+ Dẫn động phanh: là tập hợp các chi tiết dùng để truyền năng lượng từ cơ cấu điều

khiển đến các cơ cấu phanh và điều khiển quá trình truyền năng lượng này trong quátrình truyền với mục đích phanh bánh xe với các cường độ khác nhau Trên ôtô sử dụngcác phương pháp điều khiển trực tiếp hay gián tiếp

Điều khiển trực tiếp là quá trình tạo tín hiệu điều khiển, đồng thời trực tiếp cung cấpnăng lượng cần thiết cho hệ thống phanh để thực hiện sự phanh Năng lượng này trongquá trình truyền với mục đích phanh xe với cường độ khác nhau

Điều khiển gián tiếp là quá trình tạo nên tín hiệu điều khiển còn năng lượng do cơ cấu khác đảm nhận

1.2.1 Cơ cấu phanh

Trên xe ôtô người ta thường sử dụng cơ cấu phanh dạng tang trống hoặc cơ cấu

phanh đĩa.

a) Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống được phân chia phụ thuộc vào :

- Theo dạng bố trí guốc phanh: đối xứng qua trục đối xứng, đối xứng qua tâmquay, các cơ cấu phanh tự lựa bơi, guốc phanh tự cường hoá

- Theo phương pháp truyền năng lượng điều khiển: phanh thuỷ lực, phanh khí nén, phanh tay

 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

Hình1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục

- Trong hình 1.3a là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục điều khiển bằng xi lanh khí nén Hình 1.3b là cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục điều khiển bằng xi lanh thủy lực Cơ cấu phanh đối xứng qua trục được dùng phổ biến trên cơ cấu phanh của cầu trước và cầu sau cho ô tô con, ô tô tải với hệ thống phanh thủy lực và khí nén

- Cấu tạo chung của cơ cấu phanh này là hai chốt cố định có bố trí chốt lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên điều chỉnh bằng trục cam ép( hình a ) hoặc bằng cam lệch tâm ( hình b )

 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm

Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua 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 hở phía 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 đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thuỷlực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại bơi

Guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa ditrượt Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi : loại mặt tựa tác dụng đơn( hình 1.5.a); loại haimặt tựa tác dụng kép (hình 1.5.b)

- Loại mặt tựa tác dụng đơn: Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa ditrượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của piston 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 piston và cảhai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai piston Cơ cấu phanh loạinày được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

 Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa

Hình 1.6 Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa

Cơ cấu phanh guốc tự cường hoâ có nghĩa lă khi phanh bânh xe thì guốc phanh thứnhất sẽ tăng cường lực tâc dụng lín guốc phanh thứ hai Có hai loại cơ cấu phanh tựcường hoâ: cơ cấu phanh tự cường hoâ tâc dụng đơn( hình 1.6.a ); cơ cấu phanh tựcường hoâ tâc dụng kĩp( hình 1.6.b )

- Cơ cấu phanh tự cường hoâ tâc dụng đơn: Cơ cấu phanh tự cường hoâ tâc dụng đơn cóhai đầu của hai guốc phanh được liín kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơcấu điều chỉnh tự động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa văo mặttựa di trượt trín vỏ xi lanh bânh xe còn một thì tựa văo mặt di trượt của piston xi lanhbânh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa mâ phanh vă trống phanhcủa cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại năy thường được bố trí ở câc bânh xe trướccủa ôtô du lịch vă ôtô tải nhỏ đến trung bình

- Cơ cấu phanh tự cường tâc dụng kĩp: Cơ cấu phanh tự cường hoâ tâc dụng kĩp có haiđầu của hai guốc phanh được tựa trín hai mặt tựa di trượt của hai piston trong một xilanh bânh xe Cơ cấu phanh loại năy được sử dụng ở câc bânh xe sau của ôtô du lịch vẵtô tải nhỏ đến trung bình

b) Cơ cấu phanh đĩa

 Các bộ phận cơ bản của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

Hình 1.7 Cơ cấu phanh đĩa

- 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 dẫn động bởi cácpiston của các xi lanh bánh xe

 Phân loại:

Hình 1.8 Các loại phanh đĩa

- Loại giá đỡ di động : Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang

được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trímột xi lanh bánh xe với một pitông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diệnđược gá trực tiếp trên giá đỡ

- Loại giá đỡ cố định: Ở loại giá này giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ

bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong các xi lanh có pittông mà mộtđầu của nó luôn tì vào má phanh Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai

 Cơ cấu phanh tay

Về cấu tạo phanh dừng cũng bao gồm hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫnđộng phanh

- Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía 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 tríhoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còngọi là phanh tay

 Phân loại

- Theo kết cấu của cơ cấu phanh: Loại phanh trống, loại phanh đĩa

- Theo cách bố trí : Bố trí ở bánh xe, bố trí ở hệ thống truyền lực

Hình 1.9 Các phương án bố trí phanh tay

1.2.2 Dẫn động phanh

Trên ô tô dẫn động phanh thường là thủy lực hoặc khí nén, cũng có khi kết hợp cả thủy lực với khí nén…

a) Dẫn động phanh chính bằng thủy lực(dẫn động phanh dầu)

 Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực

Hình 1.10 Cấu tạo chung

 Nguyên lý làm việc

Khi phanh, người lái đạp lên bàn đạp phanh 1 qua hệ thống đòn bẩy đẩy piston của xylanh phanh chính dịch chuyển đẩy dầu trong buồng xylanh và được dẫn động qua

đường ống Dầu áp suất cao được đưa tới buồng của xylanh phanh của cơ cấu phanh, dầu đẩy piston chuyển động đẩy hai guốc phanh có má phanh áp sát vào tang trống( ép

má phanh vào đĩa phanh ) thực hiện quá trình phanh bánh xe do trống phanh( đĩa

phanh ) gắn liền với moayơ bánh xe

Khi thôi phanh, lò xo kéo hai má phanh về vị trí ban đầu, dưới tác dụng của lò xo các piston sẽ về vị trí ban đầu ép dầu trở lại buồng dầu của xylanh phanh chính Hệ thống phanh dầu có đặc điểm lực trên má phanh phụ thuộc vào đường kính xylanh phanh

Muốn có lực phanh ở các bánh xe khác nhau chỉ cần thay đổi kết cấu xylanh phanh

 Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng

- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh theo yêu cầu

- Hiệu suất cao, độ nhạy tốt

- Kết cấu đơn giản, được sử dụng rộng rãi trên các loại ôtô

- Không thể cho tỷ số truyền lớn vì tỷ lệ với lực bàn đạp

- Có hư hỏng thì hệ thống làm việc kém hiệu quả

- Hiệu suất có thể thấp khi ở nhiệt độ môi trường thấp

- Phanh dầu đa số bố trí trên xe con, xe tải nhỏ và trung bình

b Dẫn động phanh chính bằng khí nén

 Cấu tạo chung

Hình 1.12 Cơ cấu phanh dẫn động khí nén

1- Máy nén khí 5,6 - Bầu phanh cho cơ cấu

2- Bình lắng nước và dầu 8- Đồng hồ áp suất

cơ cấu dẫn động làm cam phanh 9 quay Vấu cam tỳ vào đầu guốc phanh, ép guốcphanh sát vào trống phanh thực hiện quá trình phanh So sánh giữa phanh dầu và phanhkhí: Khi dùng phanh dầu lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ lớn hơn so với phanh khí vìlực này sinh ra để tạo ra áp suất trong bầu chứa dầu của hệ thống phanh còn phanh khínén, tác dụng của người lái chỉ mở đường khí nén của van phân phối

 Ưu, nhược điểm, phạm vi sử dụng của hệ thống phanh khí

Đường dầu

Xi lanh bánh xe

- Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ

- Có ưu điểm đặc biệt khi bố trí trên đoàn xe

- Dễ dàng cơ khí hoá trong khiển và dễ dàng cung cấp cho các bộ phận khác có sửdụng khí nén

- Độ nhạy thấp

- Khối lượng các chi tiết nhiều, kích thước lớn, giá thành cao

- Phanh khí được dùng trên xe tải trung bình, lớn, chuyên dùng

c Dẫn động phanh chính khí nén kết hợp thủy lực

 Cấu tạo chung hệ thống

Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng hạn chế là lựcđiều khiển trên bàn đạp còn lớn Ngược lại đối với dẫn động bằng khí nén lại có ưuđiểm là lực điều khiển trên bàn đạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụnglớn do khí nén bị nén do chịu áp suất)

Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn độngphối hợp giữa thủy lực và khí nén Loại dẫn động này thường được áp dụng các xe ôtôtải trung bình và ôtô tải lớn

17

Hình 1.13 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh dẫn động thủy khí kết hợp

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống phanh bao gồm hai phần dẫn động :

- Dẫn động thuỷ lực: Có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dẫn đến các xi lanh bánh

xe phía trước và phía sau

- Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí van phân phối khí vàcác xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lí làm việc nhưtrong hệ thống dẫn bằng khí nén

Phần xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lí làm việcnhư trong hệ thống dẫn động bằng thuỷ lực Đây là dẫn động thuỷ khí kết hợp hai dòngnên van phân phối khí là loại van kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí

 Nguyên lý hoạt động

Máy nén khí cung cấp khí nén đến bình chứa khí Khi có tác dụng từ bàn đạp của người lái, van phân phối sẽ mở đường khí nén từ bình chứa tới van điều khiển Tại đây khi van điều khiển nhận được dòng khí nén điều khiển này sẽ mở thông cửa để một dòng khí nén lớn từ bình chứa khí nén tới sẽ sinh lực ép lên piston của xi lanh chính Dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua các ống dẫn dầu tới ép các piston xi lanh phanh do

đó sẽ dẫn động các guốc phanh và thực hiện các quá trình phanh Ngoài ra, cũng nhằm mục đích giảm tổn thất và tăng độ nhậy cho hệ thống khí nén- thuỷ lực kết hợp thì các cụm của hệ thống được bố trí theo nguyên tắc: phần dẫn động khí nén kể từ xi lanh khí nén phải gần với van điều khiển nhằm mục đích giảm tổn thất và giảm thời gian chậm tác dụng của khí nén, còn từ xi lanh chính đến các xi lanh bánh xe có thể bố trí xa vì dầu không chịu nén nên ít ảnh hưởng tới thời gian chậm tác dụng

 Ưu- nhược điểm, phạm vi sử dụng của hệ thống

- Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén – thuỷ lực phối hợp cả ưu điểm củaphanh khí và phanh dầu cụ thể là lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhậy cao, hiệu suấtlớn và có thể sử dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau

- Phanh khí nén – thuỷ lực có những nhược điểm ở phần truyền động thủy lực là: ởnhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kĩ thuật phức tạp như khi kiểm tra mức dầu

và thoát không khí khỏi truyền động…

- Phạm vi sử dụng: Thường được sử dụng cho xe có trọng tải trung bình và lớn

1.3 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số chi tiết điển hình

1.3.1 Xi lanh chính

a) Xi lanh chính một buồng

 Cấu tạo

Hình 1.14 Xi lanh chính 1 buồng

Các bộ phận chính bao gồm :

A – lỗ nạp dầu, B – lỗ dầu nạp đi vào, 1- lò xo, 2- đệm hãm, 3- piston, 4- tấmhoa thị, 5- phớt kín, 6- lỗ bù dầu, 7- van kép, 8- đế van, 9- nắp chắn dầu, 10- nắp, 11- thân van, 12- cơ cấu đưa dầu đến xilanh bánh xe, 13- lò xo, 14- ty đẩy

Cấu tạo xi lanh chính gồm: thân xi lanh 11 được chia làm 2 khoang: khoang dưới là khoang làm việc có piston 3, khoang trên chứa dầu Hai khoang được thông với nhau bằng lỗ nạp dầu B và lỗ dù dầu 6 Ở mặt đầu piston 3 có các lỗ nhỏ được ngăn cách bởi tấm hoa thị 4 bằng thép thép lò xo mỏng Ở cửa ra của xi lanh chính bố trí van một chiều kép 7 Lò xo 13 có tác dụng hồi vị cho piston 3 và giữ cho van 1 chiều kép 7, để tạo áp suất dư của dầu trong ống dẫn đến các xi lanh bánh xe Piston được giữ trong xi lanh bởi vòng chặn và vòng hãm Ty đẩy 14 có một đầu lien kết với piston 3 bằng khớp

cầu và đầu kia nối với bàn đạp nhờ khớp bản lề Ty đẩy có thể điều chỉnh độ dài, nhằm điều chỉnh vị trí tối ưu giữa bàn đạp và piston 3

 Nguyên lý làm việc

Khi đạp phanh: ty đẩy 14 và piston 3 dịch chuyển sang phải Sau khi phớt 5 đi qua lỗ

bù dầu 6, áp suất dầu phía trước piston sẽ tăng dần Áp lực dầu mở van 1 chiều thứ nhất(7) để cấp dầu từ xi lanh chính đến xi lanh bánh xe, đẩy 2 guốc phanh ép sát vào tang trống, thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh: lò xo hồi vị bàn đạp kéo ty đẩy và piston về vị trí ban đầu Dưới tác dụng của lò xo hồi vị guốc phanh ép 2 piston đẩy dầu theo đường ống trở về xi lanh chính Lúc này van 1 chiều thứ nhất 7 đóng lại, áp lực dầu nén lò xo mở van 1 chiều thứ 2 cho dầu thông trở về khoang trước piston

Khi áp lực dầu trước piston cân bằng với lực lò xo 13, van kép 7 đóng lại, giữ áp suất dư phía sau xilanh chính tránh không khí lọt vào hệ thống Piston 3 trở về vị trí banđầu, lỗ bù dầu 6 thông với khoang trước piston, duy trì áp suất khoang này cân bằng với

áp suất khí quyển

Trong trạng thái nhả phanh, khi xuất hiện sự tăng đột ngột thể tích khoang trước piston tấm hoa thị 4 và phớt 5 bị bóp lại, cho phép một phần dầu chuyển từ bình chứa qua lỗ nạp cấp cho khoang trước piston Nhờ vậy, khi cần phanh tiếp lần sau, dầu đã được điền đủ vào khoang trước piston

b) Xi lanh chính 2 buồng

 Cấu tạo

Hình 1.15 Xi lanh chính 2 buồng

Trong xi lanh chính bố trí hai piston: piston sơ cấp 4 và piston thứ cấp 11 Piston 4 ngăn cách với piston 11 bởi lò xo 8, piston 11 ngăn cách với thân xi lanh bởi lò xo 16 Các vùng ngăn cách này được bố trí các phớt bao kín dầu 6,10,17 và tạo nên các

khoang làm việc (I,II) có thể tích thay đổi Mỗi khoang đều bố trí các lỗ cấp dầu và van

bù dầu 3,14 Bình chứa dầu 2 ngăn 18 đặt trên thân xi lanh chính 15 cấp dầu tới các khoang làm việc của 2 piston Hai lò xo hồi vị 8 và 16 có tác dụng đẩy piston về vị trí tận cùng bên phải khi ở trạng thái chưa phanh Ở cuối các khoang có bố trí lỗ cấp dầu tới các xi lanh bánh xe

 Nguyên lý hoạt động

Ở trạng thái ban đầu, 2 piston đều nằm ở vị trí tận cùng bên phải, các lỗ nạp dầu và

bù dầu của cả 2 piston đều thông với khoang trước và sau mỗi piston

Khi đạp phanh, trước hết piston 4 dịch chuyển sang trái, che lỗ bù dầu 3, áp suất dầu

ở khoang I tăng dần cùng với lò xo 8 đẩy piston 11 dịch chuyển Khi piston 11đóng van

bù dầu 14, khoang II được làm kín, áp suất trong khoang II tăng dần Từ 2 của ra của xi lanh chính, dầu được dẫn tới các xi lanh bánh xe Các piston của xi lanh bánh xe đảy guốc phanh áp sát vào trống phanh, áp suất dầu trong hệ thống bắt đầu tăng cao, tạo ra lực phanh ở các guốc phanh.

Khi nhả bàn đạp phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh, bàn đạp phanh và các lò xo hồi vị piston 8, 16 trong xi lanh chính, các piston 4, 11 trở về vị trí ban đầu Dầu từ xi lanh bánh xe được hồi về các khoang của xi lanh chính, kết thúc quá trình phanh

Nếu bị hởi một dòng hệ thống vẫn có khả năng làm việc các dòng còn lại

Khi dòng dầu nối với khoang I bị mất áp suất( hình vẽ), piston 4 dịch chuyển dưới tác dụng của bàn đạp lực cho đến khi tỳ sát vào piston 11, tiếp tục đẩy piston 11 dịch chuyển Dầu ở khoang II vẫn tiếp tục tăng áp suất và dẫn dầu đến các xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh Ngược lại, nếu mất áp suất ở khoang II, piston 11 được piston 4 và lò xo 8 đẩy chạy tự do sang trái Đuôi piston 11 chặn bởi thân xi lanh 15 tạo nên điểm tựa cố định, piston 4 tiếp tục dịch chuyển à nén dầu ở khoang I cấp cho các xi lanh bánh xe

Như vậy, sự phanh vẫn được thực hiện ở các bánh xe nhưng hiệu quả phanh giảm

1.3.2 Bộ trợ lực phanh

 Cấu tạo

Hình 1.16 Bộ trợ lực phanh

Hệ thống dẫn động điều khiển phanh đòi hỏi làm việc thường xuyên để điều khiển tốc độ và dừng ô tô, các bộ truyền thủy tĩnh không cho phép có tỉ số truyền dẫn động lớn, do vậy cần thiết giảm nhẹ lực bàn đạp phanh Bộ trợ lực phanh sử dụng trong hệ thống phanh thủy lực với các nguồn năng lượng trợ lực khác nhau : chân không, khí nén, thủy lực, điện…

Cấu tạo được thể hiện trên hình vẽ

 Nguyên lý làm việc

Bộ trợ lực 2 và xi lanh chính 3 được ghép thành 1 khối Ty đẩy của bàn đạp phanh 1 khi tác dụng vào piston trong xi lanh chính được hỗ trợ bởi bộ trợ lực Nhờ vậy, cho phép giảm nhẹ lực điều khiển bàn đạp và tăng áp suất dẫn động.

1.3.3 Máy nén khí và bộ điều chỉnh áp suất

a) Máy nén khí

Với nhiệm vụ cung cấp không khí sạch ổn định có áp suất tùy thuộc và lưu lượng yêu cầu, máy nén khí trên ô tô có thể là 1 piston, 2 piston thẳng hang hay hai piston chữV

Cấu tạo máy nén khí được trình bày trên hình vẽ Cấu trúc chung của máy nén khí gần giống với cấu trúc động cơ đốt trong Các chi tiết cơ bản bao gồm một trục khuỷu

3, được đặt trên các ổ bi đỡ 13 Trên trục khuỷu bố trí thanh truyền 5 nối với piston 6 bằng các chốt 7 Phần đỉnh của piston đặt xec măng để làm kín Trong nắp máy đặt các van nạp 15 và van xả 13 dạng van 1 chiều Trục khuỷu máy nén khí được dẫn động từ động cơ bằng bộ truyền đai thang qua bánh đai 2

Máy nén khí được bôi trơn nhờ đường dầu trích từ đường dầu chính của động cơ và được dẫn vào bôi trơn cổ khuỷu, đầu to thanh truyền sau đó rơi xuống đáy dầu và trở vềđộng cơ Một lỗ nhỏ bên cạnh thanh truyền sẽ phun dầu để bôi trơn bề mặt làm việc củapiston với xi lanh và chốt piston Máy nén khí được làm mát nhờ một đường nước từ động cơ đưa tới thân xi lanh và nắp máy

Khi trục khuỷu quay, các piston dịch chuyển trong xi lanh, thực hiện quá trình hút, nén và nạp khí tới bình chứa khi đi qua các van nạp 15 và van xả 13

b) Bộ điều chỉnh áp suất

Bộ tự động điều chỉnh áp suất được bố trí nằm cạnh máy nén khí, cùng với cơ cấu giảm áp thực hiện nhiệm vụ duy trì áp suất khí nén ở 1 giá trị nhất định( 0,75-0,85 MPa)

Khi áp suất trong hệ thống vượt quá giá trị cho phép bộ điều chỉnh áp suất và cơ cấu giảm áp, tạo tác động phản hồi giúp máy nén khí làm việc không tải Đường khí vào 25

của van điều áp được nối với bình chứa khí, cửa trên được nối với cơ cấu giảm áp Khi

áp suất khí nén trong bình lớn hơn giá trị cho phép, lực tác dụng lên van bi 24 lớn hơn lực căng của lò xo trên, van bi 24 bị đẩy lên, mở cửa đưa khí tới cơ cấu giảm áp, ép van

bi 23 đóng cửa khí ra môi trường Dưới tác dụng của áp suất khí nén, cơ cấu giảm áp

mở thông các cửa van nạp và xả của máy nén khí, máy nén khí làm việc không tải

1.3.4 Van phân phối dẫn động 2 dòng

 Cấu tạo:

C D

B

21

20 19 18 17 16

15 14 13

12 11

10 9

8 6

Ø154 H7

e8

A - A

Ø16 H7 e8

Cấu tạo bao gồm các chi tiết :

- Cụm bàn đạp phanh:

Bàn đạp phanh 22 có cơ cấu hoạt động kiểu đòn bẩy với điểm tựa O nằm trên nắp van phanh 17 Điểm thấp nhất của bàn đạp hạn chế bởi vít điều chỉnh 18, đầu kia là chốtquay 20 Vít 18 tỳ vào nắp 17 để hạn chế hành trình của chốt quay khi nhả phanh, đồng thời là cơ cấu điều chỉnh hành trình tự do của bàn đạp

Con lăn 20, quay quanh điểm tựa O và dịch chuyển theo chiều quay của bàn đạp khi phanh, ép cốc 19, đẩy piston trên 15, piston dưới 4 làm thay đổi vị trí các cụm van trên, dưới của van phân phối

- Cụm van điều khiển dòng phanh sau:

Nhiệm vụ chính của cụm can trên là điều khiển đóng mở dòng phanh dẫn ra cầu sau

ô tô Cụm van điều khiển dòng phanh sau bao gồm : nắp van phanh 17 và các chi tiết nằm trong thân van trên 16 Piston trên 15 được giữ và dịch chuyển trong thân van 16 bởi các lò xo hồi vị 2, lò xo ép 14 Mặt dưới của piston 15 là đế van trong của cụm van

Đế van trong dịch chuyển cùng với piston 15 Van 12 ép sát vào đế van Khi không phanh, van 12 đóng đường cung cấp khí nén từ A sang B, đồng thời mở cửa đường dẫn khí từ B qua lỗ rỗng xuyên tâm trong piston 4, thông ra khí quyển Nhờ cấu trúc như trên, cụm van điều khiển dòng phanh sau là một van kép thực hiện 2 chức năng: đóng

mở khí nén từ A sang B, và mở đóng khí nén từ B ra ngoài khí quyển

- Cụm van điều khiển dòng phanh trước:

Cụm van điều khiển dòng phanh trước bao gồm: piston 4 nằm dưới thân van trên 16

và các chi tiết nằm trong thân van dưới 6

Piston 4 có lõi là ống trụ rỗng làm nhiệm vụ xả khí ra khí quyển Piston được ép lên trên nhờ lò xo hồi vị 10 Mặt dưới của piston 4 là đế van trong của cụm van dưới Đế van trong dịch chuyển cùng với piston 4 Dưới tác dụng của lò xo 5, van 9( nằm dưới piston 4) , ép sát vào đế van ngoài

Khi không phanh, van 9 đóng đường cung cấp khí nén từ C sang D, đồng thời mở đường dẫn ra khí quyển Lò xo 5 tì lên đế đỡ 8 và luôn có xu hướng ép van 9 đóng đường cung cấp khí nén từ C sang D Đế đỡ 8 được cố định bởi vòng khóa hở miệng nằm trong thân van dưới 6

Van 12 chế tạo bằng cao su và được định dạng nhờ ống trụ dẫn hướng, van có thể dịch chuyển lên xuống theo trục dẫn hướng

Cụm van điều khiển dòng phanh trước là 1 van kép thực hiện 2 chức năng : đóng mởđường khí nén từ C sang D, và mở đóng đường khí nén từ D ra ngoài khí quyển

 Nguyên lý làm việc

- Khi không phanh: lò xo 5 và lò xo 11 giữ cho van trên 12 và va dưới 9 đóng cửa nạp, khí từ bình chứa khí tới các cửa A, C bị chặn lại và thường trực ở đó Không khí

có áp suất bằng áp suất khí quyển thông vào đường B, D cho phép các bầu phanh xe

ở trạng thái nhả phanh, bánh xe lăn trơn

- Khi phanh bàn đạp phanh quay quanh chốt cố định O, ép con lăn 21 tỳ lên cốc ép

19 đi xuống Khi khắc phục xong khe hở tự do, bích chặn ép lò xo 14 tỳ piston trên

15 xuống Ban đầu, đế trong của van tiếp xúc với mặt van 12, đường khí từ B ra khí quyển bị đóng lại Đế van trong tiếp tục đi xuống, tách đế ngoài của van khỏi mặt van 12, van nạp khí nén trên bắt đầu mở Khí nén đi từ cửa A qua van nạp ngăn trên thông sang cửa B dẫn đến các bầu phanh bánh xe sau

Đồng thời với quá trình này, ở cạnh cửa B có một lỗ nhỏ thông với mặt dưới của piston trên 15, và một lỗ khác thông với mặt trên của piston dưới 4 Với piston trên áp suất khí nén có tác dụng cùng chiều với lực đẩy của lò xo hồi vị 2 tăng lực đẩy lên piston 15 gây cảm giác nặng cho người lái

Với piston dưới 4, chiều tác dụng của lực bàn đạp qua piston trên 15 đẩy piston 4 đi xuống, ép sát vào mặt van dưới 9, đường thông D ra khí quyển đóng lại piston 4 tách

đế van ngoài khỏi mặt van 9, van nạp khí nén bắt đầu mở Khí nén đi từ cửa C qua van

9 thông sang cửa D dẫn đến các bầu phanh bánh xe trước

Mặt khác, áp suất khí nén qua lỗ nhỏ tác dụng lên mặt trên của piston dưới 4 đẩy piston 4 đi xuống Lực khí nén của khoang trên( từ A sang B) cùng chiều với lực bàn đạp hỗ trợ đẩy piston 4 đi xuống làm nhanh quá trình đóng mở cụm van dưới

- Khi nhả phanh, bàn đạp phanh 22 trở về vị trí ban đầu, cốc ép 19 được đẩy về vị trí ban đầu dưới tác dụng của lò xo hồi vị đẩy piston dưới 4 và piston trên 15 dịch chuyển lên trên Quá trình dịch chuyển xảy ra: đóng van cấp khí nén và mở van thông khí quyển Như vậy, dòng cấp khí nén từ A sang B và từ C sang D bị ngắt và nối thông đường khí từ B, D ra ngoài khí quyển Khí nén từ các bầu phanh được xả

ra ngoài nhờ lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh và bầu phanh bánh xe, quá trình phanh kết thúc

- Khi giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí( không tăng lực điều khiển), áp suất sau van

sẽ tiếp tục tăng theo quán tính dòng khí và có xu hướng đẩy piston 15 dịch lên trên, tạo điều kiện cho van 12 đi lên, đóng mặt van với đế van ngoài, bịt đường cấp khí cho đường B, áp suất sau van 12 không tăng được nữa Khi đó, áp suất ở mặt trên piston dưới 4 không tăng được nữa, tạo điều kiện cho piston 4 đi lên, đóng mặt van 9với đế van ngoài, bịt đường cấp khí cho D, áp suất sau van 9 không tăng được nữa Lực bàn đạp không tăng nhưng duy trì ở mức độ nhất định đủ để mở van xả khí Do

đó, trong trường hợp rà phanh các van đều nằm trong trạng thái đóng kín Áp suất khí nén sau van duy trì ở mức độ nhất định và bầu phanh không tăng lực điều khiển,

cơ cấu phanh vẫn bị phanh ở mức độ tương ứng với vị trí bàn đạp phanh, tạo nên trạng thái rà phanh của cơ cấu phanh

D Nhưng do không có áp suất hỗ trợ cụm van dưới của dòng phanh sau, do vậy hành trình và lực bàn đạp yêu cầu lớn hơn

Khi dòng phanh trước bị hỏng: nếu dòng phanh trước mất áp suất quá trình đóng mởcụm van trên vẫn được thực hiện Khi tiếp tục đạp phanh, piston 15 đi xuống đẩy tiếp piston 4 đóng van xả mở van cung cấp khí nén cho cụm van dưới Hai dòng khí vẫn được ngăn cách nhờ piston 4, đảm bảo cho dòng phanh sau vẫn hoạt động

Khi một trong hai dòng bị hỏng, vùng áp suất cao tại một dòng phanh được ngăn cách với dòng phanh còn lại nhờ piston 4 và các phớt cao su bao kín, đảm bảo dòng phanh có ap suất vẫn hoạt động

CHƯƠNG 2 : GIỚI THIỆU XE CƠ SỞ

2.1 Giới thiệu hệ thống phanh xe tham khảo HYUNDAI – 11 tấn 3 chân 2.1.1 Giới thiệu xe tham khảo- thông số kỹ thuật

Hình 2 Hình ảnh xe tham khảo thực tế

Với xe các thông số kỹ thuật của xe như sau:

Hệ thống lái dẫn động Tay lái thuận 6x4

2.2 Giới thiệu về hệ thống phanh xe Hyundai 11 tấn

2.2.1 Sơ dồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Hyundai – 11 tấn

Hình 2.1 Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh xe Hyundai – 11 tấn

2- Cơ cấu phanh bánh trước 10- Van đổi chiều và bảo vệ 2 ngả

4- Bình lọc hơi nước 12- Cơ cấu phanh cầu sau

8- Bình chứa khí nén 16- Van điều khiển khí nén

 Nguyên lý làm việc

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 bầuphanh chính đẩy pitong dầu trong bầu phanh chính và đưa dầu tới các xy lanh bánh 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 vềbình 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

2.2.2 Kết cấu và nguyên lý hoạt động của từng bộ phận trong hệ thống

a) Máy nén khí

 Kết cấu

Máy nén khí sử dụng trên ô tô tải Huyndai 11 tấn là loại máy nén khí 2 piston vàđược lai nhờ động cơ của ô tô Máy nén khí bao gồm :khối xylanh (1), nắp máy (2),piston (3), bánh đà (4), thanh truyền (5), trục khuỷu (6), cơ cấu van đẩy (7), cơ cấu vanhút (8), đũa đẩy (9) và thiết bị triệt áp dùng để khống chế áp suất khí nạp ở mức tínhtoán trước

 Nguyên lý làm việc

Bánh đà (4) được lắp ở đầu trục khuỷu (6) được dẫn động từ động cơ nhờ đópiston (3) chuyển động tịnh tiến trong lòng khối xylanh (1) Khi piston nằm ở vị tríđiểm chết trên và bắt đầu hành trình đi xuống thì cơ cấu van đẩy (7) đóng đồng thời ápsuất trong lòng xylanh giảm tạo độ chân không trong xylanh làm cho cơ cấu van hút (8)

mở ra, cho không khí môi trường sẽ đi qua màng lọc trước của hút vào trong lòngxylanh Khi piston xuống tới điểm chết dưới và bắt đầu hành trình đi lên thì lúc này cơcấu van hút đóng lại làm cho không khí bị nén lại tạo áp suất cao thắng lực lò xo vanđẩy mở van, khí nén trong xylanh được ép đi cung cấp cho bình chứa khí nén Khi ápsuất khí nén trong bình đạt khoảng (0,6- 0,75) MPa thì thiết bị triệt áp tại máy nén hoạtđộng

Hình 2.3 Cơ cấu thiết bị triệt áp

1 Lò xo; 2 Van; 3 Đũa đẩy; 4 Piston; 5 Đường vào

Hoạt động của thiết bị triệt áp: Thiết bị này hoạt động nhờ vào bộ điều chỉnh áp

suất Khi áp suất khí nén trong bình chứa đạt tới 0,75 MPa thì bộ điều chỉnh áp suất bắt đầu hoạt động Khí nén đi từ bộ điều chỉnh áp suất vào đường ống (5) đẩy các piston (4)

đi lên và thông qua đũa đẩy (3) mở van hút (2) của hai xylanh Lúc này van hút luôn luôn mở cho không khí qua lại tự do từ xylanh này

sang xylanh khác và ra môi trường Nhờ đó cắt đường khí nén cấp cho bình chứa Nếu

áp suất trong hệ thống giảm xuống dưới (0,60 ÷ 0,75) MPa thì bộ điều chỉnh áp suấtkhông hoạt động, các piston bị đẩy xuống và thiết bị triệt áp sẽ không còn tác dụng vớivan hút Máy nén khí lại tiếp tục cấp khí cho bình chứa khí cho tới khí áp suất trongbình đạt tới 0,75 MPa

Các chi tiết trong máy nén được bôi trơn bằng dầu từ đường dầu chính của động

cơ đi qua bạc trục chính và bạc đầu to thanh truyền của máy khí nén Khối xylanh đượclàm mát bằng nước Máy nén khí luôn hoạt động cùng với động cơ ôtô và chỉ ngưng khitắt động cơ

b) Bộ điều chỉnh áp suất

 Kết cấu

Bộ điều chỉnh áp suất là một cụm chi tiết cơ khí dùng để điều chỉnh cơ cấu vantriệt áp của máy nén khí nhằm duy trì áp suất khí nén trong bình chứa trong khoảng(0,60 ÷ 0,75) MPa khi động cơ hoạt động

Bộ điều chỉnh áp suất (hình 2.4.) gồm có thân (1), ống chụp (2), các viên bi (3),

lò so (4), đũa đẩy (5) Lò so tỳ lên hai viên bi ở hai đầu, đẩy đũa đẩy và hai viên bi đi

xuống bịt lỗ thông với đầu đường khí vào (7).