Đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống phanh sau cho xe minibus trên cơ sở xe toyota hiace

Yêu cầu Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xenghĩa là đảm bảo quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trờng h

môc lôc

Trang

Lời nói đầu

Ngành ôtô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trongnền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nóiriêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ pháttriển của nền kinh tế của một quốc gia Ngày nay các phơngtiện vận tải ngày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại,

đặc biệt là ngành ôtô đã có những vợt bậc đáng kể Cácthành tựu kỹ thuật mới nh điều khiển tự động, kỹ thuật

điện tử, kỹ thuật bán dẫn cũng nh các phơng pháp tính toánhiện đại đều đợc áp dụng trong ngành ôtô

ở nớc ta hiện nay, các xe ô tô đang lu hành chủ yếu làcủa nớc ngoài, đợc lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng

có một phần là xe nhập cũ, các loại xe trên rất đa dạng vềchủng loại mẫu mã cũng nh chất lợng Trong các loại xe trên thì

xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh

tế đất nớc Xe tải phục vụ chủ yếu trong các ngành khaikhoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá Với đặc thù của địahình Việt Nam với 70% diện tích là đồi núi Đờng xá thờng làkhó khăn có nhiều dốc cao và dài, trong khi đó xe lại thờngxuyên chở quá tải Do đó yêu cầu phải có một hệ thốngphanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồng thờinâng cao đợc hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh

Trên cơ sở đó em đợc giao đề tài:

“Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho ôtô tải tám tấn”.

Nội dung đề tài bao gồm:

- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô

- Tính toán, thiết kế hệ thống phanh

- Tính toán khảo sát quá trình phanh ôtô.

Đề tài đợc tiến hành tại bộ môn Ô tô trờng Đại học BáchKhoa Hà Nội Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗlực của bản thân em đã hoàn thành công việc yêu cầu của

đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.Phạm Hữu Nam và các Thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hớng dẫn

tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để em hoàn thành

đồ án tốt nghiệp của mình

Hà Nội, Ngày tháng năm2005

Sinh viên thực hiện

Vũ Thành Đông

a) Theo công dụng

Theo công dụng hệ thống phanh đợc chia thành các loạisau:

b) Theo kết cấu của cơ cấu phanh

Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh đợcchia thành hai loại sau:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc;

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

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

Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấuphanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hoà lực phanh

e) Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

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

1.1.3 Yêu cầu

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xenghĩa là đảm bảo quãng đờng phanh ngắn nhất khi phanh

đột ngột trong trờng hợp nguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bảo sự ổn

định chuyển động của ôtô;

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn

đạp hay đòn điều khiển không lớn;

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao;

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xephải theo quan hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khiphanh ở những cờng độ khác nhau;

- Không có hiện tợng tự xiết khi phanh;

- Cơ cấu phanh thoát nhiết tốt;

- Có hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh cao và

ổn định trong điều kiện sử dụng;

- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lựcphanh trên bánh xe;

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

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanhdừng trong đó phanh chính thờng là phanh bánh xe hay còngọi là phanh chân còn phanh dừng thờng là phanh tay,phanh tay thờng đợc bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp

số hoặc bố trí ở các bánh xe

Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ

đảm bảo độ an toàn của ôtô khi chuyển động và dừng hẳn

Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấu phanh vàdẫn động phanh

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh đợc bố trí ở các bánh

xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền

và khuyếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơcấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ lực, khínén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồmcác phần tử khác nhau Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thìdẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơkhí Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh baogồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác(xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

1.2.1 Cơ cấu phanh

a) Cơ cầu phanh đĩa

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa đợc thể hiện trên hình 1 Các

bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

- Một đĩa phanh đợc lắp với moayơ của bánh xe và quaycùng bánh xe;

- Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xilanh bánh xe;

- Hai má phanh dạng phẳng đợc đặt ở hai bên của đĩaphanh và đợc dẫn động bởi các pittông của xi lanh bánh xe;

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

đỡ di động

* Loại giá đỡ cố định (hình 1.2.1):

Hình 1.2.1 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định

Loại này, giá đỡ đợc bắt cố định trên dầm cầu Trên giá

đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trongcác xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào cácmá phanh Một đờng dầu từ xi lanh chính đợc dẫn đến cảhai xi lanh bánh xe

Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đếncác xi lanh bánh xe đẩy pittông mang các má phanh ép vàohai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe

Khi thôi phanh dới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạpphanh đợc trả về vị trí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽhồi trở về xi lanh chính, tách má phanh khỏi đĩa phanh kếtthúc quá trình phanh

áp suất thuỷ lực

Giá bắt

* Loại giá đỡ di động (hình 2):

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trợtngang đợc trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu Tronggiá đỡ di động ngời ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với mộtpittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện đợcgá trực tiếp trên giá đỡ

Hình 1.2.2 Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

Bình thờng khi cha phanh do giá đỡ có thể di trợt ngangtrên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hởgiữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là nh nhau Khi đạpphanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe.Pittông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩaphanh Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tựlựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tácdụng một lực lên đĩa phanh theo hớng ngợc với lực của máphanh do pittông tác dụng Kết quả là đĩa phanh đợc ép bởicả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe đợc thực hiện

b).Cơ cấu phanh guốc

Hình 1.2.3 Cơ cấu phanh guốc

a Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng cam

1 - Guốc phanh; 2 - Lò xo phanh; 3 - Bầu phanh; 4 - Giá đỡ bầu

phanh;

5 - Đòn trục cam; 6 - Cam ép; 7 - Lò xo lá; 8 - Má phanh;

9 - Trống phanh; 10 - Chốt guốc phanh

b Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xilanh thuỷ lực

1 - Chụp cao su chắn bụi; 2- Xi lanh; 3 - Mâm phanh; 4 - Lò

phanh (6) xoay về vị trí ban đầu, lò xo (2) sẽ kéo guốcphanh tách khỏi trống phanh Quá trình phanh kết thúc.

1.2.2 Các dạng dẫn động phanh

a) Dẫn động phanh cơ khí

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các

đòn bẩy và dây cáp Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để

điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh

đồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của cácthanh dẫn động phanh không nh nhau, khó đảm bảo sựphân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu phanh Donhững đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụngcho hệ thống phanh chính mà sử dụng ở hệ thống phanhdừng

Các chi tiết của cơ cấu phanh dừng (hình 4)

Hình 1.2.2a Cơ cấu phanh dừng

Đòn quay một đầu đợc liên kết bản lề với phía trên củamột guốc phanh, đầu dới liên kết với cáp dẫn động Thanh nối

liên kết một đầu với đòn quay một đầu với guốc phanh cònlại

Khi điều khiển phanh tay thông qua hệ thống dẫn

động, cáp kéo một đầu của đòn quay quay quanh liên kếtbản lề với phía trên của guốc phanh bên trái Thông qua thanhnối mà lực kéo ở đầu dây cáp sẽ chuyển thành lực đẩy từchốt bản lề của đòn quay vào guốc phanh bên trái và lực

đẩy từ thanh kéo vào điểm tựa của nó trên guốc phanh bênphải Do đó hai guốc phanh đợc bung ra ôm sát trống phanhthực hiện phanh bánh xe

Để điều khiển cơ cấu phanh hoạt động cũng cần phải

có hệ thống dẫn động Hệ thống dẫn động của cơ cấuphanh dừng loại này thông thờng bao gồm: một cần kéohoặc tay kéo (hình 5.a và 5.b); các dây cáp và các đòntrung gian (5.c)

Hình 1.2.2b Dẫn động của cơ cấu phanh dừng

b).Dẫn động phanh thuỷ lực

* Cấu tạo chung

Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằngthuỷ lực đợc thể hiện trên hình 6

Hình 1.2.2c.Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lựcCấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷlực bao gồm: bàn đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), cácống dẫn, các xi lanh công tác (xi lanh bánh xe)

Dẫn động phanh dầu có u điểm phanh êm dịu, dễ bốtrí, độ nhạy cao (do dầu không bị nén) Tuy nhiên nó cũng cónhợc điểm là lực phanh sinh ra bị hạn chế phụ thuộc vào lựctác dụng lên bàn đạp của ngời lái Vì vậy hệ thống phanhdẫn động thuỷ lực thờng đợc sử dụng trên ôtô du lịch hoặc

ôtô tải nhỏ

*Ưu điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

Có thể đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe với sựphân bổ lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các máphanh theo yêu cầu, tuỳ theo kích thớc kích thớc xi lanh côngtác, có kích thớc nhỏ gọn hiệu suất truyền động cao, độnhạy tốt

*Nhợc điểm của hệ thống phanh dẫn động thuỷ

lực

Khi lực đẩy lên guốc phanh lớn thì áp suất thuỷ lực phảicao, do tỷ số kích thớc giữa piston ở xi lanh công tác và xilanh chính bị hạn chế dẫn tới làm tăng lực tác dụng lên bàn

đạp, vì vậy phanh dầu không dùng cho xe vận tải cỡ lớn, nếumuốn dùng thì phải bố trí thêm trợ lực

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lựctuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động ngời ta chia ra dẫn độngmột dòng và dẫn động hai dòng

1.Xi lanh phanh trớc; 2.Xi lanh chính; 3.Trợ lực chân

không;

4.Bàn đạp phanh; 5.Xi lanh phanh sau

* Nguyên lí làm việc

Khi phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp (4) một lực sẽ

đẩy piston của xilanh chính (2), do đó dầu đợc ép và ápsuất dầu tăng lên trong xilanh và các đờng ống dẫn dầu, chất

lỏng với áp suất lớn ở các xilanh bánh xe sẽ thắng lực lò xo vàtiến hành ép guốc phanh vào với trống phanh.

Khi không phanh nữa, ngời lái không tác dụng vào bàn

đạp, các lò xo hồi vị của bàn đạp, của piston làm cho pistontrở về vị trí cũ, lò xo hồi vị cũng kéo guốc phanh trở về vịtrí ban đầu

* Ưu điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

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

- Có hiệu suất cao

- Có độ nhạy tốt

- Kết cấu đơn giản, gọn nhẹ và có khả năng dùng trênnhiều loại xe ôtô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu

* Nhợc điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

- Không tạo đợc lực đẩy guốc phanh lớn, vì thế phanhdầu không có cờng hoá chỉ dùng cho ôtô có trọng lợng toàn bộnhỏ

1 2 3 4 5

Hình 1.2.2e Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

1 Xi lanh phanh trớc; 2 Bộ chia dòng; 3 Xi lanh chính; 4 Bàn

đạp phanh; 5 Xi lanh phanh sau; I Đờng dầu ra phanh trớc;

II Đờng dầu ra phanh sau

* Nguyên lý làm việc

- Khi ngời lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (4), sẽ tácdụng đến piston ở xilanh chính (3)làm việc, đẩy dầu vào bộchia dòng (2), từ bộ chia dòng (2) này sẽ phân chia ra hai đ-ờng dầu I và II

+ Đờng dầu I sẽ dẫn động các cơ cấu phanh trớc

+ Đờng dầu II sẽ dẫn động các cơ cấu phanh sau

* Ưu điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

- Ngoài các u điểm nh dẫn động phanh một dòng.Trong quá trình sử dụng hệ thống phanh, nếu nh có một đ-ờng ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị h hỏng thì đờng ống kiavẫn hoạt động bình thờng để điều khiển xe dừng

* Nhợc điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

- Kết cấu cồng kềnh phức tạp hơn so với dẫn độngphanh thuỷ lực một dòng

e).Dẫn động phanh bằng khí nén

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có u điểm êm dịu, dễ

bố trí, độ nhạy cao nhng lực điều khiển trên bàn đạp bị hạnchế

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tảitrung bình và lớn ngời ta thờng sử dụng dẫn động phanhbằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực

điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển vanphân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khínén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Dẫn động phanh khí nén có u điểm giảm đợc lực điềukhiển trên bàn đạp phanh, không phải sử dụng dầu phanhnhng lại có nhợc điểm là độ nhạy kém (thời gian chậm tácdụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực

* Cấu tạo

Hình 1.2.2f Cấu tạo chung của dẫn động phanh khínén

1 - máy nén khí; 2 - bầu lọc khí; 3 - bộ điều chỉnh áp suất;

4 đồng hồ áp suất; 5 bàn đạp phanh; 6 van an toàn; 7

-bình chứa khí;

8 - van phân phối (tổng phanh); 9 - bầu phanh; 10 - cam

phanh;

11 - lò xo cơ cấu phanh; 12 - guốc phanh

Qua sơ đồ cấu tạo của dẫn động phanh khí nén chúng

ta thấy hệ thống bao gồm các phần tử chính sau:

- Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộphận cung cấp nguồn khí nén có áp suất cao (6-7 KG/cm2)

để hệ thống phanh hoạt động

- Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ cácbình chứa khí đến các bầu phanh để tạo lực tác dụng lêncam ép thực hiện phanh các bánh xe

- Bầu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khínén, nó là cơ cấu chấp hành có nhiệm vụ biến áp suất khínén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiện quátrình phanh

* Đặc điểm nguyên lý

+Đặc điểm

- Lực tác động lên bàn đạp phanh chỉ để mở van phânphối nên giảm nhẹ sự làm việc của lái xe khi phanh

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

- Khi cần dùng hệ thống phanh rơmoóc có thể bố tríthêm một số cụm van, nh van phanh rơ moóc, bầu phanh,bình khí nén

+ Nguyên lý

- Khi đạp lên bàn đạp phanh khí nén từ bình chứa quavan phân phối đến các bầu phanh, qua màng phanh tác

động lên ty đẩy, ty đẩy tác động lên đòn quay làm xoaycam phanh của cơ cấu phanh, ép sát guốc phanh vào trốngphanh thực hiện quá trình phanh xe

f).Dẫn động phanh khí nén một dòng

* Cấu tạo

56

43

21

- Khi ngời lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh sẽ điềukhiển mở van (4), dòng khí nén từ van (4) đi theo đờng ốngdẫn (5) tới các bầu phanh (6) để thực hiện quá trình phanh

- Khi nhả bàn đạp van (4) đóng, ngắt liên hệ giữabình chứa khí với các bầu phanh, đồng thời mở đờng ống ở

van (4) thông với không khí bên ngoài, khí nén từ bầu phanhthoát ra ngoài và lò xo hồi vị kéo guốc phanh trở về vị tríban đầu kết thúc quá trình phanh.

* Ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dòng

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, gọn nhẹ

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ôtô

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làmviệc nh hệ thống treo loại khí

* Nhợc điểm dẫn động phanh khí nén một dòng

- Độ chậm tác dụng lớn so với dẫn động thuỷ lực

- Số lợng các cụm khá nhiều, kích thớc và trọng lợng củachúng khá lớn, giá thành cao

- Không đảm bảo độ an toàn và tin cậy vì nếu có mộtchỗ nào đó trên đờng ống của cơ cấu bị rò rỉ thì toàn bộ

Khí nén từ máy nén khí (1) đi tới bộ chia dòng (2) và

đợc đa tới bình chứa (3, 4) sau đó túc trực nằm ở van điềukhiển (5) Khi ngời lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh (10)thì khí nén từ van điều khiển (5) đợc chia làm hai dòng:

+ Một dòng khí nén đi theo đờng ống dẫn (6) để tớicác bầu phanh (9) (dùng để phanh các bánh xe trớc)

+ Một dòng khí nén đi theo đờng ống dẫn (7) để tớicác bầu phanh (8) (dùng để phanh các bánh xe sau)

* Ưu điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng

Đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao vì một trong haidòng khí nén bị rò rỉ thì ta vẫn có thể sử dụng dòng khínén còn lại

* Nhợc điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng

Phơng án này có kết cấu phức tạp, van bảo vệ hai ngả,van phân phối hai tầng, trang thiết bị cồng kềnh hơn

h).Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khínén, trong đó phần thuỷ lực có kết cấu nhỏ gọn trọng lợngnhỏ, đồng thời đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao,phanh cùng một lúc đợc tất cả các bánh xe Phần khí nén chophép điều khiển nhẹ nhàng và khả năng tuỳ động, điềukhiển phanh rơ moóc

* Cấu tạo

4 3

Khi phanh ngời lái điều khiển tác động một lực vào bàn

đạp phanh (5) để mở van phanh, lúc này khí nén từ bìnhchứa (4) đi vào hệ thống qua van phân phối đến các xilanhchính

Tại xilanh chính, lực tác động của dòng khí có áp suấtcao (8 - 10 KG/cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanhtrong đờng ống có áp suất cao đi vào xilanh bánh xe thựchiện quá trình phanh, van bảo vệ hai ngả có tác dụng táchdòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt mộtdòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòngkhông hỏng

Trong hệ thống phanh dẫn động liên hợp, cơ cấu dẫn

động là phần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷlực, trong cơ cấu thuỷ lực thì đợc chia làm hai dòng riêngbiệt để điều khiển các bánh trớc và sau

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

- Kết hợp đợc nhiều u điểm của hai hệ thống phanhthuỷ lực và khí nén, khắc phục đợc nhợc điểm của từng loạikhi làm việc độc lập

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén – thuỷ lực

- Kích thớc của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh

và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dỡng và sửa chữa

- Thời gian chậm tác dụng phanh nhỏ

- Thay đổi lực phanh bánh xe bằng cách thay đổi ờng kính xilanh công tác bánh xe

đ Hiệu suất truyền lực dẫn động phanh thuỷ lực cao

* Nhợc điểm của hệ thống phanh thuỷ lực

- Lực phanh sinh ra phụ thuộc lực tác động vào bàn đạpcủa ngời lái Lực phanh này là nhỏ, nên chỉ dùng cho các xe

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén

- Cấu tạo phức tạp, đắt tiền, độ nhạy kém, trọng lợng vàkích thớc lớn

Chơng 2 Lựa chọn phơng án thiết kế

2.1.Sơ đồ dẫn động

Sơ đồ nguyên lý xem hình vẽ

Nguồn khí nén trong cơ cấu này là do máy nén khícung cấp Máy nén khí 3, Bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ bảohiểm chống đông đặc 6, là phần nguồn của cơ cấu dẫn

động, không khí đợc lọc sạch trong phần này rồi đi vào cácphần còn lại của cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén vàcác nguồn tiêu thụ khác

Cơ cấu dẫn động đợc chia thành các nhánh độc lập,tách biệt nhau bằng các van bảo vệ Tác động của nhánh nàykhông phụ thuộc vào nhánh kia

Nhánh I: dẫn động phanh chân của bánh xe trớc; gồmcó: van bảo vệ ba nhánh 10, bình khí 22, phần dới van phânphối 24, van hạn chế áp suất 25, hai bầu phanh trớc 27, đồng

hồ manômét hai kim, các cơ cấu phanh trớc và các ống dẫn.Ngoài ra, nhánh này còn có một ống dẫn nối phần dới của vanphân phối 24 với van 21 điều khiển rơ mooc

Nhánh II: dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồmcó: van bảo vệ ba nhánh 10, bình khí nén 9, đồng hồmanômét 28 hai kim, phần trên của van phân phối 24, bộ

điều chỉnh lực phanh 13, bốn bầu phanh 20 của cơ cấuphanh sau và các ống dẫn Ngoài ra, nhánh này còn có ốngdẫn nối phần trên của van phân phối 24 với van 21 điềukhiển rơ mooc

Nhánh III: dẫn động phanh tay, phanh dự phòng và dẫn

động tổng hợp phanh rơ mooc, gồm có: van bảo vệ kép 8,hai bình khí 7; 11, van phanh tay 2, van tăng tốc 12, bốnbinh tích năng lò xo 20, van điều khiển phanh

rơ mooc 21, van điều khiển phanh rơ mooc có dẫn độnghai dòng, Bình khí 15, van điều khiển rơ mooc có dẫn

động một dòng 19, ba van tách 17, ba đầu nối 18, các ốngdẫn

Nhánh IV: dẫn động phanh phụ và các nguồn tiêu thụkhác, gồm có: van bảo vệ kép 8, bình khí nén 11, hai xilanh dẫn động bớm điều tiết của phanh khí động lực, xilanh 4 dẫn động ngừng cung cấp nhiên liệu, các ống dẫn Từnhánh IV dẫn động phanh phụ, khí nén còn đến các nguồntiêu thụ: cơ cấu gạt nớc ma ở kính chắn gió, còi hơi, trợ lựckhí nén thuỷ lực của ly hợp, các tổ hợp truyền động

2.2 Phân tích kết cấu

2.2.1 Van phân phối

4 3

1 1

Hình 2.2.1 Van phân phối

1 Càng; 2 Nắp cao su; 3 Thân trên; 4 Tấm tỳ; 5.Thân dới

Van phân phối dùng để điều khiển các cơ cấu dẫn

động hai nhánh của hệ thống phanh chính (phanh chân)

2.2.2 Van điều khiển phanh tay

2.2.3 Van bảo vệ kép

Dùng để phân nhánh chính đi từ máy nén khí thànhhai nhánh độc lập và tự động ngắt một trong hai nhánhtrong trờng hợp một nhánh bị hở và giữ khí nén trong nhánhcòn tốt

2.2.5 Van hạn chế áp suất

Van hạn chế áp suất dùng để giảm áp suất trong các bầuphanh của trục trớc ôtô khi phanh với cờng độ thấp (nhằmtăng mức độ điều khiển ôtô trên đờng trơn), cũng nh đểxả nhanh không khí ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh Cấutạo van đợc trình bày dới hình vẽ

8

7 9

10

6 5

13 12 11 14

16

15

17 18

4 3

1

2 I

II

III

Hình 2.2.5 – Van hạn chế áp suấtCửa ra khí quyển III ở phần dới của thân 8 đợc đóngbằng van cao su 7 nhằm ngăn không cho bụi bẩn lọt vào thiết

bị và đợc bắt chặt lên thân bằng đinh tán Khi phanh, khínén từ van phân phối đợc dẫn vào cửa II và tác động lênpiston nhỏ 3 để dịch chuyển nó xuống dới cùng với các van 4

và 6 Piston 2 nằm yên ở vị trí cũ cho đến khi nào áp suấttrên cửa II đạt đến mức đợc xác định với độ dôi sơ bộ do

điều chỉnh của lò xo cân bằng 1, thì piston 3 dịch chuyển

xuống dới, van xả 6 đóng lại, van nạp 4 thì mở ra và khí nén

từ cửa II đi đến cửa I, cho đến khi nào áp suất của nó trênmặt mút dới của piston 3 (piston này có diện tích lớn hơnpiston trên) cân bằng với áp suất không khí từ cửa II tác độnglên mặt mút trên và van 4 cũng cha đóng lại Nh thế ở cửa I

áp suất đợc xác định tơng ứng với tỷ lệ diện tích của mặtmút trên và mặt mút dới của piston 3

Sự liên hệ này đợc duy trì cho đến khi nào áp suất ởcửa II cha đạt đến mức quy định ,sau đó, piston 2 cũngbắt đầu hoạt động, piston này cũng dịch chuyển xuống dớilàm tăng lực tác động lên mặt trên của piston 3 Khi áp suất ởcửa II tiếp tục tăng, độ chênh lệch áp suất trong các cửa II và

I giảm xuống, còn khi đạt đến mức quy định,áp suất ở cửa

II và I cân bằng nhau Đó là quá trình hoạt động tuỳ động ởtrên toàn bộ phạm vi hoạt động của van hạn chế áp suất

Khi áp suất ở cửa II giảm xuống (nhả van phân phối),piston 2 và 3 cùng với các van 4 và 6 dịch chuyển lên trên Vannạp 4 đóng lại, còn van xả 6 mở ra và khí nén từ cửa I, cónghĩa là từ các buồng hãm của trục trớc, đi ra ngoài khíquyển qua cửa III

2.3.6 Bộ điều hoà lực phanh

Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh

áp suất khí nén đợc dẫn đến các bầu phanh của các cầuthuộc giá đỡ sau của ôtô tải khi phanh tuỳ theo tải trọng trục

có ích

Cấu tạo của bộ điều hoà lực phanh đợc trình bày dớihình vẽ

Khi phanh, khí nén từ van phân phối đợc dẫn đến cửa

I của bộ diều chỉnh và tác động lên phần trên của piston 18buộc nó dịch chuyển xuống dới Đồng thời khí nén theo ống 1

đi vào dới piston 24, piston này đợc dịch chuyển lên trên và

ép lên con đội 19 và ngõng cầu 23, ngõng này cùng với tay

đòn 20 nằm ở vị trí phụ thuộc vào giá trị của tải trọng trêntrục của giá sau ôtô Khi piston 18 tiếp tục dịch chuyển, van

17 tách khỏi đế trong piston và khí nén từ cửa I đi vào cửa

II và sau đó đến các buồng hãm của các cầu nằm trên giá saucủa ôtô

20 19 18 17

15 14

I

II III

Hình 2.3.6 – Bộ điều hoà lực phanh

Đồng thời, khí nén đi qua khe hở vòng giữa piston 18

và ống dẫn hớng 22 vào hốc A ở bên dới màng 21 và màng nàybắt đầu ép lên piston từ phía dới Khi áp suất ở cửa I tơngứng đến giá trị và tỷ lệ của nó so với áp suất ở cửa I tơngứng với diện tích tích cực của phía trên và phía dới của piston

18 thì piston này dịch chuyển lên trên trớc thời điểm van 17tiếp xúc lên đế van của piston 18 Khí nén ngừng đi từ cửa I

đến cửa II Nh thế diễn ra hoạt động tuỳ động của bộ điềuchỉnh Diện tích tích cực của bề trên piston mà khí nén tác

động lên khi đi vào cửa I luôn luôn bất biến

Diện tích cực của bề dới piston mà khí nén tác độngqua màng 21 đi qua cửa II thì luôn luôn thay đổi vì sựthay đổi của các vị trí tơng hỗ giữa gờ nghiêng 11 củapiston di động 18 với miếng lót bất động 10 Vị trí tơngquan giữa piston 18 và miếng lót 10 phụ thuộc vào vị trícủa 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 củacác nhíp,có nghĩa là phụ thuộc vào vị trí tơng hỗ giữa cácdầm của các cầu và khung ôtô Tay đòn 20 cũng nh ngõng 23càng hạ xuống thấp bao nhiêu, có nghĩa là piston 18 càng hạxuống bao nhiêu thì diện tích của gờ 11 càng tiếp xúc vớimàng 21 nhiều bấy nhiêu,có nghĩa là diện tích tích cực củapiston 18 càng lớn bấy nhiêu Vì thế khi con đội 19 chiếm vịtrí biên dới (tải trọng trục tối thiểu) thì sự chênh lệch áp suấtkhí nén trong các cửa I và II là lớn nhất, còn khi con đội 19chiếm vị trí biên trên (tải trọng trục tối đa) thì hai áp suấtnày cân bằng nhau Bằng cách đó, bộ điều chỉnh lựcphanh tự động duy trì áp suất khí nén ở cửa II và các buồng

hãm liên quan với nó ở mức độ đảm bảo cho lực phanh cầnthiết tỷ lệ với tải trọng trục tác dụng khi phanh.

Khi nhả phanh áp suất ở cửa I giảm xuống Piston 18 dới

áp lực của khí nén tác động lên nó qua màng 21 từ phía dới

mà dịch chuyển lên trên và tách van 17 ra khỏi đế xả củacon đội 19 Khí nén từ cửa II qua lỗ của con đội và cửa III đivào khí quyển sau khi đẩy mép cao su 4

2.2.7 Van tăng tốc

Dùng để rút ngắn thời gian bắt đầu dẫn động của hệthống phanh dự phòng, do giảm chiều dài nhánh hút khí nénvào bình tích năng lò xo và xả không khí trực tiếp qua vantăng tốc ra ngoài

2.2.8 Bầu phanh trớc

7

5 4 3

2 1

Hình 2.3.8 Bầu phanh trớc

1 Đầu nối; 2 Màng phanh; 3 Thân dới; 4 Lò xo;

5.Bu lông bắt bầu phanh; 7 Ty đẩyDùng để tạo ra năng lợng của khí nén để tác động vàocơ cấu phanh của bánh xe trớc

Khi khí nén vào khoang ở trên màng ngăn 2 thì màngngăn dịch chuyển và tác động lên cần đẩy 7 của bầuphanh

Khi nhả phanh, do tác động của lò xo hồi vị 4, cần đẩy

và màng ngăn trở về vị trí ban đầu

2.2.9 Bầu phanh sau

Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh

xe sau khi đạp phanh chân, kéo phanh dự phòng và phanhtay

1 2 3

4 5

8 7 6

H×nh 2.2.9 – BÇu phanh sau

1 Th©n díi; 2 §Üa tú; 3 Mµng phanh; 4 Th©n trªn

tải thi khi phanh mô men phanh sinh ra rất lớn sẽ gây nhanhmòn má phanh

Trên xe tải ngày nay ngời ta hay sử dụng cơ cấu phanhguốc, vì áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là không lớnlắm, má phanh lâu mòn

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

2.3.2 Dẫn động phanh

Ngày nay trên xe tải ngời ta sử dụng các dẫn động sau:dẫn động thuỷ lực, dẫn động khí nén, dẫn động liên hợp

Dẫn động thuỷ lực có nhợc điểm là không tạo đợc lực

đẩy guốc phanh lớn, cho nên chỉ sử dụng cho các ôtô cỡ nhỏ

Dẫn động liên hợp khắc phục đợc cả hai nhợc điểm củahai dẫn động trên, nhng giá thành của các cụm chi tiết rất

đắt, không phù hợp với điều kiện sử dụng của ngời Việt Nam

Do vậy sử dụng dẫn động phanh khí nén cho xe thiết

kế là phù hơp nhất

Chơng 3

Thiết kế tính toán hệ thống phanh ôtô

3.1 Các thông số kỹ thuật của xe tham khảo (KAMAZ-5320)

- Sử dụng lốp xe có ký hiệu: 260 – 508P

3.2 Tính toán xây dựng hoạ đồ

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

Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảmbảo giảm đợc tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậmdần trong giới hạn cho phép

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thìmô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

ở cầu trớc là: bx

g

r b g

h j L

b G

.

1 2

h j L

a G

.

1 4

b

G

 - Trọng lợng tĩnh trên cầu trớc, G1= 4375 (KG)

) ( 1100 15305

4375 3850 1

mm G

a

G

 - trọng lợng tĩnh lên cầu sau, G2= 10930 (KG).Thay các thông số vào ta có:

) ( 2749 15305

10930 3850 2

mm G

G L

Với các loại xe tải, khi đầy tải có thể lấy chiều cao trọng tâm

hg = 1,4 m

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

Theo kinh nghiệm, khi thiết kế lấy: jmax= 5,8 (m/s2)