Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ

Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ Tính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗTính toán thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG I 4

TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 4

1.1 Công dụng 4

1.2 Phân loại 4

1.3 Yêu cầu kết cấu 5

1.4 Cấu tạo chung của hệ thống phanh 5

1.5 Cơ cấu phanh 6

1.5.1 Cơ cấu phanh tang trống 6

1.5.2 Cơ cấu phanh đĩa 17

1.6 Phanh tay 21

1.6.1 Phanh trên trục truyền 21

1.6.2 Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau 22

1.7 Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực 23

1.7.1 Dẫn động một dòng 23

1.7.2 Dẫn động hai dòng 24

1.8 Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén 25

1.9 Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực 26

1.10 Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh 27

1.10.1 Bộ điều chỉnh lực phanh 27

1.10.2 Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS 29

CHƯƠNG 2 31

PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 31

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh 31

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau 31

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước 31

2.2 Lựa chọn phương án dẫn động 31

CHƯƠNG 3 37

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH 37

3.1 Các thông số tham khảo 37

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 37

3.2.1 Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe 37

3.2.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh trước 40

3.2.3 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh sau 41

3.2.4 Xác định kích thước má phanh 47

3.2.5 Tính bền một số chi tiết trong cơ cấu phanh 50

3.3 Tính toán dẫn động phanh 58

3.3.1 Tính toán đường kính các xi lanh 58

3.3.2 Tính toán thiết kế cường hóa chân không 61

CHƯƠNG 4 67

ỨNG DỤNG PHẦN MỀM SOLIDWORKS TÍNH BỀN 67

4.1 Giới thiệu phần mềm 3D solidworks 67

4.2 Ứng dụng kiểm nghiệm bền nhiệt đĩa phanh 67

4.2.1 Sơ đồ hóa các bước thực hiện 67

4.2.2 Kiểm nghiệm bền nhiệt chi tiết đĩa phanh 68

CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH THÁO LẮP, KIỂM TRA, SỬA CHỮA 73

5.1 Bàn đạp phanh 73

5.1.1 Qui trình tháo lắp 73

5.2 Bộ trợ lực và xi lanh chính 75

5.2.1 Bộ trợ lực 75

5.2.2 Cụm xilanh chính 76

5.3 Phanh trước 77

5.4 Trước khi lắp piston vào xy lanh cần bôi trơn dầu phanh 81

5.5 Phanh sau 81

5.6 Những hư hỏng thường gặp và biện pháp khắc phục 85

KẾT LUẬN 87

\TÀI LIỆU THAM KHẢO 88

LỜI NÓI ĐẦU

Đi cùng sự phát triển nhanh chóng của nền kinh tế quốc dân, hoạt động giaothông vận tải cũng ngày càng lớn mạnh và trở nên quan trọng hơn trong việc vậnchuyển một khối lượng lớn hàng hóa và hành khách trong các hoạt động kinh tế xãhội Ô tô ngày nay trở thành phương tiện vận tải chủ yếu, phổ biến để chuyên chởhàng hóa và hành khách, được sử dụng rộng rãi trong mọi lĩnh vực đời sống kinh tế,

xã hội con người

Những chiếc ô tô ngày càng trở nên đẹp hơn, tiện nghi và sang trọng hơn Hơnthế nữa tốc độ của ô tô cũng được nâng cao hơn kéo theo đó đòi hỏi phải đảm bảo

sự an toàn cao hơn trong quá trình sử dụng Một trong những hệ thống đáp ứng trựctiếp và quan trọng nhất trong việc đảm bảo an toàn của ô tô đó là hệ thống phanh.Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ởmọi tốc độ, góp phần nâng cao năng suất vận chuyển người và hàng hóa

Trong đồ án tốt nghiệp này em được giao nhiệm vụ “Thiết kế hệ thống phanh cho xe con 5 chỗ” Sau 4 tháng nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo tận

tình của thầy Hoàng Thăng Bình và sự giúp đỡ của toàn thể các thầy trong bộ môn

ô tô đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy do thời gian và kiếnthức có hạn nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy góp

ý, chỉ bảo tận tình để em có thể hoàn thiện đồ án tốt hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Hoàng Thăng Bình cùng toàn thể các thầy

trong bộ môn đã giúp em hoàn thành đồ án này

Hà Nội, ngày tháng 6 năm 2015 Sinh viên thực hiện

Đặng Hải Dương

CHƯƠNG I TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH1.1 Công dụng

- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào

đó hoặc dừng hẳn

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn đượckết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe

1.2 Phân loại

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặcdừng hẳn xe

- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái vàdùng làm phanh dự phòng

- Phanh bổ trợ (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ), dùng để tiêuhao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trêndốc dài, …)

* Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Cơ cấu phanh tang trống

- Cơ cấu phanh đĩa

- Cơ cấu phanh dải

* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điềukhiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ 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: hạnchế trượt quay, ổn định động học ô tô… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổnđịnh của ô tô khi không điều khiển phanh

1.3 Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãngđường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

- Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéođiều khiển phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người

- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp

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

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấuphanh trong mọi điều kiện sử dụng

- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độlực bàn đạp khác nhau

- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đườngdốc

- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọitrường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng

1.4 Cấu tạo chung của hệ thống phanh

Hình 1.1 Cấu tạo chung hệ thống phanh

Hệ thống phanh trên ô tô gồm có các bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫnđộng phanh Ngày nay trên cơ sở các bộ phận kể trên, hệ thống phanh còn được bốtrí thêm các thiết bị nâng cao hiệu quả phanh.

- Cơ cấu phanh: được bố trí ở gần bánh xe, thực hiện chức năng của các cơcấu ma sát nhằm tạo ra mômen hãm trên các bánh xe của ô tô khi phanh

- Dẫn động phanh: bao gồm các bộ phận liên kết từ cơ cấu điều khiển (bànđạp phanh, cần kéo phanh) tới các chi tiết điều khiển sự hoạt động của cơ cấuphanh Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ cơ cấu điềukhiển phanh đến các chi tiết điều khiển hoạt động của cơ cấu phanh

1.5 Cơ cấu phanh

1.5.1 Cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu được dùng khá phổ biến trên ô tô Trong cơ cấu dạng tang trống sửdụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ của tang trống quay cùngbánh xe Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát bề mặt tang trống vàcác má phanh

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điềukhiển các guốc phanh thành các dạng với các tên gọi:

- Guốc phanh đặt đối xứng qua đường tâm trục (a)

- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay (b)

- Guốc phanh đặt bơi (c)

- Guốc phanh tự cường hóa một chiều quay (d)

- Guốc phanh tự cường hóa hai chiều quay (e)

Các dạng này còn có thể phân biệt được thành các cơ cấu sử dụng với cáclực điều khiển guốc phanh từ hệ thống dẫn động khí nén (a), thủy lực (a, b, c, d, e)hoặc cơ khí (a, d)

Hình 1.2 Cơ cấu phanh tang trống

a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục

Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục gồm hai guốc phanh bố trí đốixứng qua đường trục, được sử dụng trên dẫn động phanh thủy lực và khí nén

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực trìnhbày trên hình 1.3 Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu sau ô tô con và tải nhỏ, cóxilanh thủy lực 11 điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh

Cấu tạo cơ bản bao gồm:

Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe.Phần

cố định là mâm phanh được bắt trên dầm cầu Các tấm ma sát được tán hoặc dán

Hình 1.3 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh thủy lực

với guốc phanh Trên mâm phanh bố trí 2 chốt cố định để lắp ráp với lỗ tựa quaycủa guốc phanh Chốt có bạc lệch tâm để thay đổi vị trí điểm tựa guốc phanh và là

cơ cấu điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh và trống phanh Đầu trên của haiguốc phanh được kéo bởi lò xo hồi vị guốc phanh, tách má phanh khỏi tang trống và

ép pit tông trong xilanh bánh xe về vị trí không phanh

Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng 2 camlệch tâm Hai guốc phanh được đặt đối xứng qua đường trục đi qua tâm bánh xe

Xilanh bánh xe là xilanh kép có thân chung và hai pit tông bố trí đối xứng.Xilanh được bắt chặt với mâm phanh, pit tông bên trong tựa vào đầu guốc phanhnhờ chốt tựa Pit tông nằm trong xilanh được bao kín bởi vành cao su 10 và tạo nênkhông gian chứa dầu phanh Dầu phanh có áp suất được cấp vào thông qua đai ốc

dẫn dầu Trên xilanh bố trí ốc xả khí nhằm xả không khí lọt vào hệ thống thủy lựckhi cần.

Nguyên lý làm việc của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục được mô

tả qua 3 trạng thái: không phanh, phanh, nhả phanh

Ở trạng thái không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, má phanh và tang trốngtồn tại khe hở nhỏ 0,3 ÷ 0,4 mm, đảm bảo tách hai phần quay và cố định của cơ cấuphanh, các bánh xe được quay trơn

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến xilanh bánh xe (xilanh thủy lực).Khi áp lực dầu trong xilanh lớn hơn lực kéo của lò xo hồi vị, đẩy đầu trên của cácguốc phanh về hai phía Các guốc phanh chuyển động quay quanh điểm tựa dưới(chốt phanh), ép má phanh sát vào trống phanh, phát sinh ma sát giữa hai phần:quay (tang trống) và cố định (guốc phanh), tốc độ tang trống giảm dần, hình thành

sự phanh ô tô trên đường

Khi xe tiến, chiều quay của tang trống ngược chiều kim đồng hồ, guốcphanh bên trái đặt các lực đẩy của xilanh bánh xe cùng chiều quay được gọi là

“guốc siết”, ngược lại, guốc phanh bên phải là “guốc nhả” Má phanh bên guốc siếtchịu áp lực lớn hơn bên guốc nhả, do vậy được chế tạo dài hơn, nhằm mục đích tạonên sự hao mòn hai má phanh như nhau trong quá trình sử dụng

Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị kéo các guốcphanh ép vào pit tông, guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh Lực ma sátkhông tồn tại, bánh xe lại được lăn trơn

Trong quá trình phanh, tang trống và má phanh bị nóng lên bởi lực ma sát,gây hao mòn các tấm ma sát và bề mặt trụ của tang trống Sự nóng lên quá mức cóthể dẫn tới suy giảm hệ số ma sát và làm giảm hiệu quả phanh lâu dài, biến dạng cácchi tiết bao kín bằng cao su, do vậy cơ cấu phanh cần thiết được thoát nhiệt tốt Sựmòn tấm ma sát và tang trống dẫn tới tăng khe hở má phanh, tang trống, khi phanh

có thể làm tăng độ trễ tác dụng Do vậy, các cơ cấu phanh đều bố trí các kết cấuđiều chỉnh khe hở trên guốc phanh Công việc điều chỉnh lại khe hở trong cơ cấuphanh cần tiến hành theo định kỳ

Cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, với dẫn độngphanh bằng khí nén, có xilanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vàotrống phanh Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống Phần cố định bao gồm mâmphanh được bắt cố định trên dầm cầu

* Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén:

Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát (má phanh) Để tăng khả năng tiếp

xúc mỗi bên guốc phanh bố trí hai tấm ma sát với kích thước dày bằng nhau 6 ÷ 10

mm Trên mâm phanh có hai chốt để lắp đầu dưới của hai guốc phanh Hai chốt cốđịnh này có bố trí trục lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới giữa má phanh vàtrống phanh Đầu trên của hai guốc phanh được lò xo hồi vị kéo áp sát vào cam,thông qua con lăn Cam quay và trục được chế tạo liền, với các biên dạng Cycloithoặc Acsimet Khi cam quay dịch chuyển quanh tâm trục, các đầu guốc phanh bịđẩy, ép má phanh sát vào tang trống Khe hở ban đầu phía trên của má phanh vàtrống phanh được thiết lập bằng vị trí của cam Cấu trúc hai guốc phanh được bố tríđối xứng qua trục đối xứng của cơ cấu phanh

Khi phanh, xilanh khí nén đẩy đòn quay, dẫn động quay trục và cam quayngược chiều kim đồng hồ Con lăn tựa lên biên dạng cam đẩy guốc phanh về haiphía, ép má phanh sát vào trống phanh để thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh, đòn trục cam sẽ xoay cam trở về vị trí ban đầu, dưới tácdụng của lò xo hồi vị, kéo các guốc phanh ép chặt vào cam, tách má phanh ra khỏitrống phanh Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển vị như nhau,

má phanh

Hình 1.4 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với dẫn động phanh khí nén

bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu

có kích thước bằng nhau

Cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua trục được bố trí phổ biến trên cơ cấu phanhcủa cầu trước và cầu sau cho ô tô con, ô tô tải với hệ thống phanh thủy lực và khínén.

b) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

Trên một số ô tô con, ô tô tải và ô tô buýt nhỏ bố trí cơ cấu phanh đối xứng qua tâmtrục quay bánh xe Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh

bố trí hai chốt guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giốngnhau và đối xứng với nhau qua tâm

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và có bạclệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Đầu còn lạicủa guốc phanh luôn tỳ vào pit tông của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe

hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi cam

Khi phanh, dầu có áp suất sẽ được đưa đến các xilanh bánh xe qua ốc 4, áplực dầu tác động lên các pit tông thắng lực kéo của lò xo hồi vị sẽ đẩy pit tông cùngvới đầu trên của guốc phanh, ép các má phanh vào trống phanh thực hiện quá trìnhphanh Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, lò xo hồi vị guốc phanh kéocác guốc ép chặt vào pit tông, tách má phanh ra khỏi trống phanh

Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm chỉ dùng với xilanh thủy lực và được

bố trí ở cầu trước của ô tô con hoặc tải nhỏ Kết cấu bố trí sao cho với chuyển độngtiến, cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai guốc nhả Như vậyhiệu quả phanh khi tiến lớn, còn khi lùi nhỏ Tuy nhiên thời gian lùi ô tô rất ít và tốc

độ rất chậm

Hình 1.5 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

nên không cần hiệu quả phanh cao.

c) Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi có cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt Cơ cấu phanh bố trí phía cầu sau ô tô tải có trọng lượng đặt lên một cầu lớn, các xilanh bánh xe bố trí 2 pit tông, đồng thời tác động vào cả đầu trên, dưới của các guốc phanh Guốc phanh chuyển động tịnh tiến và dịch chuyển ép sát vào tang trống phanh Pit tông liên kết ren với chốt đẩy, phục vụ mục đích điều chỉnh khe hở ban đầu của má phanh với trống phanh Trên pit tông có vành răng điều chỉnh Vị trí của pit tông được thiết lập tương đối đối với xilanh khi xoay vành răng điều chỉnh Vành răng được cố định nhờ thanh lò xo lá, đảm bảo không bị xoay khi hoạt động Hai lò xo hồi vị guốc phanh bố trí kéo hồi vị cả hai đầu guốc phanh

Hình 1.6 Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi

Khi làm việc guốc phanh được đẩy ra ép sát vào trống phanh ở cả hai đầuguốc phanh nên thời gian khắc phục khe hở giữa má phanh và trống phanh nhỏ(giảm độ chậm tác dụng), hiệu quả phanh cao hơn loại guốc phanh cố định một đầu

Sự liên kết lực điều khiển P thông qua các xilanh thủy lực, cho phép các pit tôngtrong xilanh và điểm tỳ của guốc phanh có khả năng dịch chuyển nhỏ (kết cấu bơi),đảm bảo đồng đều lực điều khiển kể cả khi tiến và lùi Đặc điểm khác biệt

của guốc phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm tỳ guốc phanh dạng tự lựa, khi làmviệc giúp các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốc phanh

Lò xo hồi vị có độ cứng lớn, đảm bảo khả năng cố định guốc phanh khikhông phanh Việc kiểm tra khe hở giữa má phanh và tang trống, được thực hiệnbằng thước lá Khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh thường khoảng 0,12mm.

d) Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa

Trên một số cơ cấu phanh tang trống sử dụng kết cấu với tác dụng tự cườnghóa 1 chiều quay hay tác dụng tự cường hóa hai chiều quay Các dạng tự cường hóađược hiểu theo khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mômen phanh dưới tác dụng củalực điều khiển P

Ở dạng tự cường hóa (a), khi lực điều khiển P cùng chiều với chiều quay ωcủa tang trống, xuất hiện lực đẩy guốc phanh Q ở điểm nối liên kết hai guốc phanh.Lực Q hình thành bởi cộng tác dụng của P và mômen ma sát giữa tang trống và máphanh

Trên guốc phanh có điểm tựa cố định, lực tác dụng được cường hóa và thựchiện dịch chuyển ép má phanh với tang trống Hiệu quả như vậy xảy ra theo mộtchiều quay nhất định, nếu theo chiều ngược lại hiệu quả phanh sẽ thấp hơn

Ở dạng tự cường hóa (b) có bố trí thêm gối tựa cố định với tác dụng lựcđiều khiển cả hai phía Khi tang trống quay theo chiều ω, một guốc phanh được tỳlên điểm tựa, hiệu quả phanh giống như trường hợp tự cường hóa (a) khi tang trốngquay theo chiều ngược lại, tác dụng đảo chiều Như vậy ở dạng tự cường hóa này,hiệu quả phanh hai chiều đều được cường hóa và hiệu quả như nhau

Hiện tượng tự cường hóa trên kèm theo sự biến đổi nhanh mômen phanhkhi gia tăng lực điều khiển, do vậy tính chất ổn định mômen kém Các kết cấu ngàynay chỉ sử dụng kết cấu tự cường hóa khi cần thiết Trên ô tô sử dụng phổ biến hơn

cả với các dạng không cường hóa để đảm bảo khả năng ổn định điều khiển mômenphanh

e) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh tang trống

Cơ cấu phanh tang trống có số lượng chi tiết nhiều trọng lượng lớn vàthường được bố trí trong lòng bánh xe ô tô Một số chi tiết quan trọng trong cơ cấuphanh tang trống gồm: tang trống, guốc phanh và má phanh, xilanh bánh xe, cùngvới các cụm điều chỉnh khe hở má phanh tang trống

* Tang trống phanh:

Tang trống phanh là một chi tiết luôn quay cùng bánh xe, chịu lực ép củacác guốc phanh từ trong ra, bởi vậy tang trống phải có bề mặt ma sát với má phanh,

độ bền cao, ít bị biến dạng, cân bằng tốt, dễ truyền nhiệt Vật liệu chế tạo tang trốngthường được chế tạo từ gang, trên ô tô con có thể được chế tạo từ hai vật liệu cơbản: hợp kim nhôm với ống lót bằng gang Tang trống có chiều dày khá lớn, bề mặtbên trong tạo nên hình trụ tròn xoay có độ bóng đảm bảo khả năng tạo ma sát

cao Tang trống liên kết trên moay ơ nhờ các bu lông ghép chắc hoặc vít định vịđồng tâm với trục quay bánh xe

a,b,c- Tang trống trên ôtô con1-Vành bánh xe, 2-Moay ơ bánh xe, 3-Bán trục, 4-Đai ốc hãm bãnh xe, 5-Ổ lăn, 6-

Vỏ cầu, 7-Bu long Bánh xe, 8-Tang trống của cơ cấu phanh, 9-Bu long ghép moay

ơ với bán trụ

Hình 1.7 Tang trống phanh

* Guốc phanh và má phanh

Guốc phanh và má phanh liên kết với nhau nhờ dán hoặc tán Má phanh được chếtạo từ vật liệu chịu mài mòn, có hệ số ma sát ổn định trước sự biến động nhiệt độcủa má phanh, hệ số ma sát giữa má phanh với gang có thể đạt được đến 0,4 Guốcphanh đúc được chế tạo cho cơ cấu phanh ô tô tải vừa và lớn Cấu trúc tiết diệnthường gặp là dạng chữ T Các guốc phanh yêu cầu độ cứng vững cao có tiết diện

chữ П.

Guốc phanh dạng hàn, chế tạo từ các lá thép dày từ 3 ÷ 5 mm, có cấu trúc

gồm: bề mặt cong tròn và xương tăng cứng Guốc phanh dạng hàn được dùng cho

ô tô con Trên ô tô tải, guốc phanh liên kết với má phanh bằng đinh tán hợp kimnhôm mềm Đinh tán cần nằm sâu cách xa bề mặt ma sát của má phanh Khi máphanh bị mòn, đinh tán không được cọ sát vào bề mặt trụ của tang trống Trên ô tôcon, má phanh dán với guốc phanh bằng chất keo dính đặc biệt, có khả năng bámchắc trên bề mặt guốc phanh khi chịu lực

a)Guốc hàn,má phanh tán ; b) Guốc đúc,đinh tán đặc; c) Guốc hàn má phanh dán

Xylanh có các dạng chính: đơn và kép Dạng xylanh đơn sử dụng với cơcấu phanh đối xứng qua tâm trục với một pit tông: lực điều khiển từ hệ thống dẫn

động tác dụng riêng biệt lên một guốc phanh Như vậy mỗi cơ cấu phanh bố trí haixylanh cho hai guốc phanh.

Xylanh kép có thể là dạng trụ đối xứng hoặc dạng trụ có bậc Xylanh kép cóhai pit tông làm việc đối xứng với đường dầu dẫn vào giữa hai đỉnh pit tông và mộtđường xả không khí khi cần thiết Hai pit tông luôn được cách nhau để tạo khônggian dẫn dầu vào khi phanh Không gian này có thể hình thành bởi kết cấu đỉnh pittông hoặc lò xo ngăn cách Trong xylanh bố trí các pit tông Bao kín giữa pit tôngvới xylanh nhờ phớt tròn kín hay phớt vành khăn, nằm trong rãnh pit tông

Để tạo nên lực điều khiển lên các guốc phanh khác nhau trên một số cơ cấuphanh sử dụng xylanh kép dạng trụ có bậc Với guốc siết sử dụng đường kính trụnhỏ, nhằm san đều lực điều khiển và giảm sự sai lệch độ mòn của các má phanhcùng kích thước Cặp xilanh pit tông cần làm việc với độ kín khít cao, do vậy bềmặt của xilanh và pis ton được gia công trơn bóng và được làm sạch cẩn thận trướckhi lắp Trên xylanh bố trí ốc xả không khí Ốc xả không khí chỉ mở, khi cần xảkhông khí có lẫn trong hệ thống thủy lực điều khiển, còn lại ốc thường xuyên đượcsiết chặt tránh rò rỉ dầu phanh Xylanh thường được chế tạo từ gang, pit tông được chế tạo từ hợp kim nhôm Lực điều khiển tác dụng lên đầu guốc phanh được thựchiện thông qua chốt trụ

* Cam quay

Cam quay nằm trong cơ cấu phanh tang trống với dẫn động phanh khí nén.Khi phanh, áp lực khí nén nhờ bầu phanh đẩy cam quay, guốc phanh dịch chuyển,thực hiện quá trình phanh tang trống Ở trạng thái lắp ráp, cam và guốc phanh ép sátnhau, khe hở má phanh và tang trống lớn hơn quy định

Khi chưa phanh, vị trí ban đầu của cam được điều chỉnh cho bánh xe lăntrơn, guốc phanh tựa lên bề mặt cam có khoảng cách nhỏ nhất định giữa má phanh

và tang trống Ở trạng thái phanh, cam được điều khiển quay tiếp với khoảng dịchchuyển Δ của đầu guốc phanh, và khắc phục hết khe hở má phanh và tang trống.Cam tựa lên guốc với các lực tác dụng P Hai lực P đặt cách nhau một khoảng 2d,bằng đường kính vòng tròn cơ sở của biên dạng cam

Biên dạng cam Acsimet chế tạo đơn giản, nhưng khoảng cách 2d lớn và ảnhhưởng tới hiệu quả phanh, nhờ vít điều chỉnh thông qua cơ cấu điều chỉnh

f) Điều chỉnh khe hở má phanh và trống phanh

Khe hở ban đầu Δ giữa má phanh và trống phanh giúp cho bánh xe có thểlăn trơn, khi khe hở quá lớn sẽ ảnh hưởng đến độ chậm tác dụng, gia tăng quãngđường phanh Khe hở Δ trong sử dụng luôn tăng do mòn, do vậy cần tiến hành điềuchỉnh lại Kết cấu điều chỉnh khá đa dạng và phụ thuộc vào cấu trúc từng hệ thốngphanh Để điều chỉnh khe hở Δ, kết cấu có thể cho phép thực hiện định kỳ bằng tayhoặc tự động Nguyên tắc của việc điều chỉnh của các kết cấu được thực hiện tại hai

vị trí của guốc phanh: vùng phía trên và vùng phía dưới của guốc

* Điều chỉnh bằng tay với hệ thống phanh thủy lực

+ Điều chỉnh thông qua cơ cấu cam

Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bởi camlệch tâm, biên dạng cam luôn tỳ vào mặt cong của guốc phanh Khi quay ốc xoaycam, guốc phanh dịch chuyển theo, thay đổi khe hở trên Khe hở phía dưới đượcđiều chỉnh nhờ bạc lệch tâm bố trí trên chốt Bạc lệch tâm được ăn khớp trong bằngmặt vát với chốt và quay cùng chốt khi điều chỉnh Khi quay chốt, bạc lệch tâmquay theo và mang phần dưới guốc phanh dịch chuyển làm thay đổi khe hở

dưới giữa má phanh và trống phanh Một cơ cấu phanh khí nén cũng sử dụng camlệch tâm điều chỉnh khe hở phía dưới guốc phanh

+ Điều chỉnh vị trí chốt đẩy giữa xilanh và guốc phanh

Kết cấu này thường được sử dụng cho cơ cấu phanh dạng bơi, tự cườnghóa Chốt đẩy có tác dụng liên kết giữa một đầu guốc phanh và pit tông trong xilanhbánh xe Liên kết giữa pit tông và chốt đẩy bằng ren Trên pit tông bố trí một vànhrăng, khi xoay vành răng, pit tông quay theo, liên kết ren giúp cho chốt bị dịchchuyển, thay đổi vị trí giữa chốt và pit tông Rãnh ăn khớp của đầu chốt với guốcphanh giữ chốt không xoay Trên mâm phanh có cửa sổ nhỏ, đủ tỳ tuốc nơ vít bẩyvành răng xoay trong quá trình điều chỉnh Lò xo lá, kẹp chặt trên xilanh và tỳ đànhồi với vành răng, có tác dụng giữ nguyên trạng thái đã điều chỉnh đúng

* Tự động điều chỉnh khe hở trong hệ thống phanh thủy lực

Để điều chỉnh kịp thời khe hở của má phanh với tang trống khi má phanh quá mòn,trên nhiều ô tô sử dụng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở Các dạng cơ cấu tự độngđiều chỉnh khe hở thường gặp như sau:

+ Sử dụng lẫy gạt tự động điều chỉnh khi phanh bằng phanh chân

+ Sử dụng đòn chốn hai guốc phanh

+ Sử dụng kẹp ma sát

1.5.2 Cơ cấu phanh đĩa

Cơ cấu phanh đĩa (phanh đĩa) được dùng phổ biến trên ô tô con, có thể ở cảcầu trước và cầu sau, do có những ưu điểm chính:

+ Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thayđổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao

+ Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn

+ Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát

+ Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩaphanh

Nhược điểm của phanh đĩa:

+ Bụi bẩn dễ bám vào má phanh và đĩa phanh, nhất là khi xe đi vào chỗbùn lầy và làm giảm ma sát giữa má phanh và đĩa phanh và dẫn đến là làm giảmhiệu quả phanh

+ Mòn nhanh

+ Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn

Cấu tạo của cơ cấu phanh đĩa được chia thành hai loại: có giá đỡ xilanh cốđịnh và có giá đỡ xilanh di động Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm:

+ Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe

+ Giá đỡ xilanh, đồng thời là xilanh điều khiển, trên đó bố trí các đườngdẫn dầu áp suất cao và ốc xả khí, bên trong xilanh có các pit tông

+ Hai má phanh phẳng, đặt ở hai bên đĩa phanh và được tiếp nhận lực điềukhiển bởi các pit tông trong xilanh bánh xe

Cơ cấu phanh đĩa có giá di động có kết cấu gọn, thuận lợi cho việc bố trí hệthống treo hiện đại nên được sử dụng nhiều ở ô tô con ngày nay Ngoài ra trên một

số xe chuyên dụng, sử dụng phanh chính nhiều đĩa làm việc trong dầu

a) Phanh đĩa có giá đỡ cố định

Hỡnh 1.10 Phanh đĩa cú giỏ đỡ cố định

Giỏ đỡ được bắt cố định với giỏ đỡ đứng yờn của trục bỏnh xe Trờn giỏ đỡ

bố trớ hai xilanh bỏnh xe ở hai phớa của đĩa phanh Trong xilanh cú pit tụng, mộtphớa của pit tụng tỳ sỏt vào cỏc mỏ phanh, một phớa chịu ỏp lực dầu khi phanh Khi đạp phanh, dầu ỏp suất cao (60 ữ 120 bar) qua ống dẫn đồng thời đếncỏc xilanh bỏnh xe, đẩy cỏc pit tụng ộp cỏc mỏ phanh theo hai chiều ngược nhau vàođĩa phanh, thực hiện phanh Khi thụi phanh dầu từ xilanh bỏnh xe hồi trở về, ỏpsuất dầu điều khiển khụng tồn tại, kết thỳc quỏ trỡnh phanh

b) Phanh đĩa cú giỏ đỡ di động

Giỏ đỡ xilanh cú thể di trượt ngang được theo chốt trượt bắt cố định Tronggiỏ di động khoột lỗ tạo thành xilanh và bố trớ pit tụng Pit tụng tỳ trực tiếp vào một

mỏ phanh Mỏ phanh ở phớa đối diện được lắp trực tiếp trờn giỏ đỡ di động Cỏc mỏphanh được định vị nhờ cỏc rónh định vị trờn giỏ di động, hoặc nhờ chốt trượt vàcỏc lũ xo giữ Giỏ cố định được bắt với giỏ đỡ trục quay bỏnh xe, và là nơi tiếp nhậncỏc phản lực sinh ra khi phanh

Hỡnh 1.11 Phanh đĩa cú giỏ đỡ di động

Chuyển

Giá di động

Pittông Má

phanh

Khi chưa phanh, do giá đỡ có thể di động tự lựa dọc trục quay trên chốttrượt, nên khe hở giữa má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau Khi phanh, dầutheo ống dẫn vào xilanh Ban đầu pit tông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh bên phải

ép vào đĩa phanh, đồng thời đẩy giá di động về phía phải, ép má phanh bên trái vàođĩa Khi tiếp tục tăng áp suất dầu, các má phanh được ép sát, thực hiện quá trìnhphanh Các lực ép từ hai phía có tác dụng tương tự với loại có hai pit tông (giá cốđịnh) Giá di động được dịch chuyển và dẫn hướng trên chốt trượt do tác dụng củadầu có áp suất trong khoang kín Như vậy đĩa được ép bởi cả hai má phanh, thựchiện quá trình phanh bánh xe

Khi nhả phanh, áp suất dầu điều khiển giảm nhỏ, các phớt bao kín có khảnăng đàn hồi kéo pit tông trở về vị trí ban đầu, đồng thời các đĩa phanh quay trơnvới độ đảo rất nhỏ, tách má phanh với đĩa Do bề mặt ma sát phẳng nên khe hở banđầu của một cặp má phanh và đĩa phanh rất nhỏ (0,03 ÷ 0,1mm), điều này giúp cho

cơ cấu phanh đĩa có khe hở ban đầu rất nhỏ, tăng độ nhạy của cơ cấu khi phanh Trên các cơ cấu phanh cần mômen phanh lớn có thể dùng 2, 3 pit tông, được

điều khiển đồng thời

c) Các chi tiết cơ bản của cơ cấu phanh đĩa

* Đĩa phanh:

Hình 1.12 Đĩa phanh

Đĩa phanh được bắt chặt với moay ơ bánh xe.Tiết diện của đĩa có dạng gấpnhằm tạo nên đường truyền nhiệt gẫy khúc, tránh làm hỏng mỡ bôi trơn ổ bi moay ơ

do nhiệt độ Phần lớn các đĩa phanh được chế tạo có rãnh rỗng giữa giúp nâng caokhả năng dẫn nhiệt ra ngoài môi trường không khí xung quanh

xilanh làm nhiệm vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi phanh Phớt được lắp trênpit tông Dưới tác dụng của áp suất dầu pit tông bị đẩy dịch chuyển Lực ma sát củapit tông kéo phớt biến dạng theo chiều mũi tên Khi nhả phanh, áp lực dầu giảm,phớt hồi vị kéo pit tông trở lại vị trí ban đầu Khi phanh nếu khe hở má phanh và đĩaphanh lớn, lực đẩy của dầu tác dụng lên pit tông lớn hơn lực ma sát, đẩy pit tôngtrượt trên phớt Khi nhả phanh, pit tông chỉ hồi vị bằng đúng biến dạng của phớt vàtạo nên vị trí mới của má phanh với đĩa phanh.

Phớt với kích thước tiết diện vuôn hay chữ nhật đủ khả năng biến dạng vớikhe hở 0,6 mm, tương ứng với tổng khe hở hai bên của má phanh với đĩa trong cơcấu phanh Để tăng biến dạng của phớt, một số tiết diện chứa vành khăn có dạnghình thang vuông có góc vát nhỏ (5 ÷ 100) cho phép vành khăn biến dạng tới1,2mm

1.6 Phanh tay

Phanh trên ô tô được dùng để:

+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc

+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị

sự cố

Hệ thống phanh trên ô tô tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự phòng,hai hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt Yêu cầu này đảm bảo ô tô có thểdừng xe kể cả khi phanh chính bị sự cố Với nhiệm vụ dừng xe trên dốc, phanh tayđược chế tạo với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18% (180 ÷ 200) Phanh tay đượctập hợp bởi hai bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển

từ khu vực thuận lợi xung quanh người lái

Cơ cấu phanh có thể được bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xephía sau hoặc bố trí riêng đặt trên trục ra của hộp số Dẫn động phanh của phanh tayhoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, phổ biến

là dẫn động cơ khí với độ tin cậy cao Một số ô tô tải dùng cơ cấu phanh bố tríchung với phanh chính có dạng điều khiển phanh tay bằng lò xo tích năng, bố trítrong bầu phanh

1.6.1 Phanh trên trục truyền

Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số:

1 Nút ấn; 2 Tay điều khiển; 3 Đĩa tĩnh; 4 Cốt; 5 Lò xo; 6 Tang trống; 7 Vít điều khiển; 8 Guốc phanh

Hình 1.15 Phanh trên trục truyền

Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số Trên đĩa tĩnh lắp haiguốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6),lắp trên trục thứ cấp của hộp số Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn củachốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4)

và hai viên bi cầu Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối vớitay điều khiển (2)

Nguyên lý hoạt động.

Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tayđòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyềnđộng Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn vàovành răng của bộ khóa Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút (1) để nhả

cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về phía trước Lò xo (5) sẽ kéo guốcphanh trở lại vị trí ban đầu Vít điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa máphanh và tang trống

1.6.2 Phanh tay có cơ cấu phanh ở các bánh xe sau

6.guốc phanh; 7.vành răng; 8.đòn quay; 9.thanh chống Hình 1.16 Phanh tay tại cơ cấu phanh bánh sau

Cơ cấu phanh được bố trí thêm các đòn quay 8 và thanh chống 9 nối giữacáp kéo và guốc phanh 6 Khi kéo phanh tay, cáp dẫn chuyển động theo chiều mũitên Lúc đầu đòn quay 8 quay quanh điểm D, dịch chuyển thanh chống 9, ép guốcphanh trái vào tang trống, tạo thành điểm tựa cố định Đầu nối B tiếp tục di chuyển,điểm D quay và ép guốc phanh phải vào tang trống Do đó, hai guốc phanh ép sátvào tang trống thực hiện phanh bánh xe Trên các cơ cấu phanh đĩa bố trí ở cầu sau,

sử dụng các kết cấu đẩy khóa pit tông trong xilanh bánh xe Các dạng kết cấu liênhợp giữa phanh tay và phanh chân hiện nay rất đa dạng

1.7 Dẫn động điều khiển phanh chân bằng thủy lực

Hệ thống phanh sử dụng phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh với ápsuất lớn nhất trong khoảng 60 ÷ 120 bar Áp suất được hình thành khi người lái đạpbàn đạp phanh, thực hiện tạo áp suất trong xilanh chính Chất lỏng (dầu phanh)được dẫn theo các đường ống tới các xilanh bánh xe nằm trong cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thủy lực có ưu điểm: phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao

do dầu không bị nén Nhược điểm của nó là: tỉ số truyền của dẫn động không lớn,nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Vì vậy hệ thống dẫn độngphanh thủy lực thường được sử dung trên ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ

Ưu, nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực một dòng

Ngoài có ưu điểm và nhược điểm chung của hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực

nói chung thì hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực một dòng còn có ưu nhược điểmsau:

+Kết cấu đơn giản

+ Khi có sự rò rỉ hoặc bị thủng trên đường ống thì hệ thống phanh không làmviệc

1.7.2 Dẫn động hai dòng

Sự tách dòng được thực hiện tại xilanh chính Như vậy, bàn đạp tác động vàoxilanh chính (hai buồng nối tiếp) tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng tới bánh xe.Nếu bị hở dầu ở một dòng nào đó, dòng còn lại vẫn có thể phanh được xe

Ưu, nhược điểm dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

Ngoài các ưu điểm như dẫn động phanh một dòng Trong quá trình sử dụng hệthống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị hư hỏng thì đường

ống kia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng Nhưng kết cấu phức tạphơn so với dẫn động phanh thuỷ lực một dòng.

Hình 1.18 Dẫn động hai dòng

1.8 Dẫn động điều khiển phanh chân bằng khí nén

Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các phần chính:nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống dẫn khí Độbền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén Dovậy khí nén phải đảm bảo sạch khô, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc

Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu là điều khiển van phân phối, lực tác dụnglên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh Cấu tạo đơn giản, lắpráp dễ dàng nhưng độ an toàn thấp, độ tin cậy không cao Độ nhạy của hệ thốngkhông cao, do vậy thời gian chậm tác dụng lớn Các cụm chi tiết khá nhiều, kíchthước và trọng lượng lớn nên thường dùng trên xe tải

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van 6

sẽ được mở, khí có áp suất cao từ bình khí nén đi vào các đường ống dẫn đến cácbầu phanh 5 Áp suất khí nén tác động lên màng bầu phanh 5, đẩy cần đẩy làm xoaycam của cơ cấu phanh Do đó ép má phanh vào trống phanh Bộ điều chỉnh áp suất

2 hạn chế áp suất của hệ thống trong giới hạn xác định

Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh ngắt mối quan hệ giữa bình chứa

khí với đường ống dẫn để ống dẫn mở thông với khí quyển Khí nén từ các bầuphanh được thoát ra và guốc phanh tách khỏi trống phanh, kết thúc phanh.

1 Máy nén khí; 2 Bộ điều chỉnh áp suất; 3 Bình khí nén

; 4 Lò xo hồi vị; 5 Bầu phanh; 6 Tổng van phanh.

Hình 1.19 Dẫn động khí nén

1.9 Dẫn động điều khiển phanh bằng khí nén kết hợp thủy lực

Dẫn động bằng thủy lực có ưu điểm độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bànđạp cần lớn đối với dẫn động bằng khí nén có ưu điểm là lực điều khiển trên bànđạp nhỏ nhưng độ nhạy kém (thời gian chậm tác dụng lớn do khí bị nén do chịu ápsuất) Do đó để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệthống dẫn động phối hợp giữa thủy lực và khí nén trên các ô tô tải, ô tô buýt trungbình và lớn

*Ưu điểm:

Đảm bảo độ nhạy cao, phanh đồng thời được tất cả các bánh xe, điều khiển

nhẹ nhàng Đồng thời đảm bảo được khả năng tuỳ động và khả năng điều khiểnphanh rơmooc

*Nhựơc điểm:

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp rất cồng kềnh và phức tạp, rất khókhăn khi bảo dưỡng và sửa chữa

- Khi phần khí dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làmviệc Cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới phần dẫn độngkhí nén.

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành rất cao và có nhiều cụmchi tiết đắt tiền

2

3 1

8

9 8 9

8

8 10

10

11

11 12

12 4

1- Tổng phanh liên hợp; 2- Đường ống dẫn tới phanh rơmooc; 3- Đường ống dẫn tới phanh ô tô kéo; 4,6 – Xy lanh; 5,7 – Bình chứa dầu; 8 – Xy lanh của cầu trước và cầu giữa; 9 – Guốc phanh của cầu trước; 10 – Guốc phanh cầu giữa; 11 –

Xy lanh phanh cầu sau

Hình 1.20 Dẫn động liên hợp

1.10 Hệ thống phanh có khả năng tự động điều chỉnh lực phanh

Quá trình phanh tiến hành tốt nhất khi lực phanh gần xấp xỉ bằng với lực bám,tức là mômen phanh sinh ra trong cơ cấu phanh cần tương ứng với mômen bám củabánh xe Quy luật đã chỉ ra: khi càng tăng cường độ phanh, tải trọng thẳng

đứng đặt trên cầu trước càng tăng cao, còn tải trọng thẳng đứng trên cầu sau cànggiảm Do vậy, cầu sau có nhiều khả năng dẫn đến bị trượt lết bánh xe

1.10.1 Bộ điều chỉnh lực phanh

Trong hệ thống phanh thủy lực cũng như hệ thống phanh khí nén, áp suất thủylực hoặc khí nén dẫn ra các bánh xe của cầu trước và cầu sau có thể bằng nhau hoặckhác nhau

Một số hệ thống sử dụng van phân phối (phanh khí nén) hoặc xilanh chính haidòng có áp suất khí nén, thủy lực ra các dòng khác nhau Mức độ thay đổi áp suấtgiữa các dòng phanh phụ thuộc vào lực bàn đạp, không phụ thuộc vào lực thẳngđứng trên cầu xe Mặc dù chất lượng phanh trong trường hợp này có cải thiện hơn,nhưng chỉ thích hợp trong một số ít các tình trạng thực tế khi phanh trên đường.Ngày nay hệ thống phanh trên ô tô dùng van phân phối hoặc xilanh chính haidòng có áp suất ra các dòng như nhau với bộ điều hòa lực phanh (bộ tự động điềuchỉnh áp suất ra cầu sau) Bộ điều hòa lực phanh có nhiều dạng cấu trúc, điển hìnhlà:

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của

sự thay đổi áp suất sau xilanh chính (còn gọi là bộ điều hòa tĩnh)

+ Loại điều hòa lực phanh bằng van hạn chế áp suất, làm việc trên cơ sở của

sự thay đổi áp suất sau xilanh chính và tải trọng tác dụng trên các bánh xe của cáccầu (bộ điều hòa hai thông số)

Bộ điều hòa tĩnh chỉ có khả năng điều chỉnh áp lực dầu theo áp suất sau xilanhchính, bởi vậy khi tải trọng trên các bánh xe sau thay đổi lớn, áp suất dầu khôngthay đổi theo Ngày nay, thường dùng bộ điều hòa hai thông số do khả năng làmviệc thích hợp hơn bộ điều hòa tĩnh

Hình 1.21 dưới đây thể hiện đặc tính của bộ điều hòa lực phanh Đường nétđứt thể hiện mối quan hệ giữa áp suất p trong xilanh bánh xe trước và sau khi không

có bộ điều hòa Đường cong liền thể hiện mối quan hệ giữa áp suất trong xilanhbánh xe trước và sau ở điều kiện lý tưởng Đường liền gãy khúc thể hiện mối quan

hệ giữa áp suất trong xilanh bánh xe trước và sau khi có bộ điều hòa lực phanh.Đường này đã bám sát đường lý tưởng nên đã cải thiện được chất lượng phanh

Hình 1.21 Đường đặc tính của bộ điều hòa lực phanh hai thông số

1.10.2 Bộ chống hãm cứng bánh xe ABS

Trong quá trình phanh, mômen phanh trong cơ cấu phanh ngăn cản chuyển độngquay của các bánh xe, nhưng mômen phanh lại phụ thuộc vào điều kiện bám giữabánh xe và nền đường, tức là phụ thuộc vào độ trượt của bánh xe trên nền

Hình 1.22 Bộ chống hãm cứng bánh xe

Khi phanh xe đang chuyển động, nếu bánh xe bị bó cứng hoàn toàn, độ trượtgiữa bánh xe với mặt đường là 100%, lực dọc F giới hạn, lực ngang Y giới hạn giữabánh xe với mặt đường giảm xuống rất thấp Điều đó dẫn đến giảm hiệu quả phanh

và giảm khả năng ổn định của ô tô Như vậy sự lăn của bánh xe khi phanh cần thiếtđược xem xét với mối quan hệ tối ưu giữa lực phanh, lực dọc với độ trượt bánh xe.Qua đồ thị nhận rõ: khi độ trượt nằm trong khoảng từ 15 ÷ 30%, lực dọc F và lựcngang Y đều có thể đạt lớn Khi độ trượt lớn hơn 50%, lực dọc và lực ngang bắt đầusuy giảm và có thể giảm mạnh

Để hoàn thiện chất lượng phanh, trên ô tô bố trí các hệ thống điện tử điềukhiển sự quay của các bánh xe độc lập hoặc chung một số bánh xe sao cho trongquá trình phanh, mômen phanh được điều khiển đảm bảo độ trượt nằm trong giớihạn 15 ÷ 30% Quá trình điều khiển mômen phanh được thực hiện theo :Vận tốcchuyển động của ô tô,Gia tốc góc quay bánh xe

Độ trượt giới hạn yêu cầu:

Hình 1.23 Thành phần cơ bản của bộ ABS

ABS trong hệ thống phanh thủy lực là một bộ tự động điều chỉnh áp suất dầuphanh đưa vào các xilanh bánh xe sao cho phù hợp với chế độ lăn của bánh xe,nhằm nâng cao hiệu quả điều khiển phanh Mô tả cấu trúc các cụm bố trí trên xe và

sơ đồ hệ thống phanh ABS thủy lực cơ bản được trình bày ở hình dưới đây

Ngoài các cụm của hệ thống phanh thủy lực thông thường, hệ thống phanh

có ABS còn thêm: các cảm biến tốc độ bánh xe, bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS,các van điều chỉnh áp suất bố trí trước xilanh bánh xe

Chức năng của các bộ phận chính như sau:

+ Cảm biến tốc độ bánh xe nhằm xác định tốc độ góc của bánh xe và chuyểnthành tín hiệu điện gửi đến bộ ECU-ABS

+ Bộ điều khiển trung tâm ECU-ABS theo dõi sự thay đổi tốc độ góc quaybánh xe khi phanh, xác định tốc độ góc ô tô, gia tốc góc của bánh xe, cấp tín hiệuđiều khiển tới các van điều chỉnh áp suất trong block thủy lực

+ Cụm van điều chỉnh (block thủy lực) hoạt động theo tín hiệu điều khiển từECU, điều chỉnh áp suất dầu để đảm bảo độ trượt tối ưu 15 ÷ 30%

CHƯƠNG 2 PHÂN TÍCH VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Lựa chọn cơ cấu phanh

2.1.1 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh sau

Đối với cơ cấu phanh sau ta lựa chọn cơ cấu phanh guốc Trong cơ cấu phanhguốc có các loại khác nhau như: cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanhguốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tựcường hóa…

Qua phân tích kết cấu các cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo

sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa mà sẽ đạt được hiệu quả phanh (momenphanh) là khác nhau mặc dù kích thước guốc phanh là như nhau

So với cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục các cơ cấu phanh đối xứngqua tâm, loại bơi hay tự cường hóa có ưu điểm hơn là hiệu quả phanh khi ô tôchuyển động tiến cao hơn (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm tùy theokết cấu nhưng không làm ảnh hưởng nhiều vì khi ô tô lùi thường có tốc độ thấp nên

yêu cầu momen phanh ít hơn) nhưng nhược điểm của chúng là kết cấu khá phức tạpnên thường chỉ được bố trí ở cầu trước của ô tô du lịch, ô tô tải nhẹ, trung bình doyêu cầu cần đạt momen phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ.

Kết luận: Trong trường hợp này khi thiết kế phanh xe con 5 chỗ ngồi => lựa chọn

cơ cấu phanh cầu sau là loại phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực

2.1.2 Lựa chọn phương án thiết kế cho cơ cấu phanh trước

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho các xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp trên

xe con Cơ cấu phanh đĩa thường được bố trí ở cầu trước, ngày nay trên ô tô hiệnđại phanh đĩa được bố trí trên cả 2 cầu: cầu trước và cầu sau

Kết luận: Với ưu điểm lớn nhất đó là kết cấu đơn giản, hiệu quả phanh cao và với

phân tích so sánh ở trên => chọn cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động làm cơ cấuphanh cầu trước

2.2 Lựa chọn phương án dẫn động

Về cơ bản có ba phương án dẫn động phanh là: dẫn động cơ khí, dẫn độngbằng khí nén và dẫn động thủy lực Ở dẫn động cơ khí, để tạo lực phanh đủ lớn thìcần phải có hệ thống cơ cấu đòn và khâu khớp phức tạp vì thế chỉ thích hợp cho dẫnđộng phanh tay Còn ở dẫn động phanh khí nén cần có máy nén khí và bình chứakhí nên không phù hợp với kết cấu của xe du lịch Vì vậy chỉ có dẫn động thủy lực,với kết cấu nhỏ gọn và độ nhạy cao phù hợp với xe thiết kế Sau đây sẽ phân tíchmột số phương án dẫn động thủy lực để tìm ra phương án phù hợp nhất cho xe thiếtkế

Phương án 1: Dẫn động thủy lực một dòng

a Sơ đồ cấu tạo

Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực một dòng

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp;

6 Xi lanh bánh sau; 7 Má phanh sau

b Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Hiệu suất cao;

- Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản;

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

Nhược điểm:

- Tỷ số dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấuphanh;

- Hiệu suất truyền động giảm ở nhiệt độ thấp;

- Độ an toàn không cao Vì một lý do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu tớicác xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống phanh cũng bị mất áp suất

Hình 2.2 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh

bánh sau; 7 Má phanh sau

b Nguyên lý hoạt động

Nguyên lý hoạt động giống như phương án dẫn động thủy lực một dòng Điềukhác biệt là dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh có hai đường dầuđộc lập dẫn tới các bánh xe ôtô Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụngmột xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép(loại tăng đem)

c Ưu nhược điểm

Ưu điểm: Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe

của dòng còn lại

Nhược điểm: Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng

quay ngang xe khi phanh Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính

Hình 2.3 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng có trợ lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh

bánh sau; 7 Má phanh sau; 8 Trợ lực phanh

b Ưu nhược điểm

Ưu điểm: Ngoài ưu điểm của dẫn động phanh một dòng, dẫn động phanh thủy lực

hai dòng có trợ lực chân không còn có những ưu điểm sau:

- Nếu bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng nào đó vẫn phanh được ở cầu xe của

dòng còn lại;

- Dẫn động thủy lực hai dòng có trợ lực giúp người lái giảm sức lao động khi

đạp phanh;

Nhược điểm:

- Nếu như hỏng đường dẫn động cầu trước thì có thể xảy ra hiện tượng quay

ngang xe khi phanh Nếu hỏng đường dầu dẫn động cầu sau thì có thể mất tính

ổn định khi phanh gấp;

- Kết cấu phức tạp hơn so với dẫn động thủy lực một dòng.

Phương án 4: Dẫn động thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực chân không

Ưu nhược điểm

Ưu điểm:

- Khi bị hỏng hay rò rỉ dầu ở một dòng thì ô tô vẫn được phanh ở một bánhtrước và một bánh sau ở phía so le;

Chất lượng vẫn được đảm bảo tốt cả khi trên đường có hệ số bám dọc ở hai vếtbánh xe khác nhau nhiều.

Hình 2.4 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng chéo nhau có trợ lực

1 Bánh xe; 2 Đĩa phanh; 3 Xi lanh bánh trước; 4 Xi lanh chính; 5 Bàn đạp; 6 Xi lanh

bánh sau; 7 Má phanh sau; 8 Trợ lực phanh

Kết luận phương án dẫn động: Qua phân tích ở trên =>chọn Dẫn động thủy lực

hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Kết luận chung của chương 2: Qua phân tích về cơ cấu phanh va dẫn động

phanh, sau đây là phương án phù hợp nhất cho xe cần thiết kế

Về cơ cấu phanh:

- Cơ cấu phanh trước: Dùng phanh đĩa có giá đỡ di động;

- Cơ cấu phanh sau: Dùng phanh guốc đối xứng qua trục dẫn động thủy lực.

Về dẫn động phanh: Dẫn động thủy lực hai dòng cho hai cầu riêng biệt có trợ lực chân không

Sơ đồ cấu tạo tổng thể gồm cả cơ cấu phanh và dẫn động phanh:

Hình 2.5 Sơ đồ cấu tạo tổng thể cơ cấu phanh và dẫn động phanh

1 Bàn đạp phanh; 2 Trợ lực phanh và xi lanh phanh chính; 3 Xi lanh phanh bánh xe; 4.

Guốc phanh; 5 Đường ống dẫn dầu; 6 Phanh đĩa; 7 Cụm má phanh

CHƯƠNG 3 THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH3.1 Các thông số tham khảo

Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo (Fiesta 1.6 AT 4 cửa Trend)

STT Đặc tính kỹ thuật

3 Chiều rộng cơ sở trước, sau(mm) 1460/1465

4 Trọng lượng không tải (N) 11530

6 Trọng lượng phân bố cầu trước(N) 9288

7 Trọng lượng phân bố cầu sau (N) 6192

8 Vận tốc lớn nhất (km/h)

11 Chiều cao trọng tâm h g(mm) 450

16 Công suất cực đại (PS/vòng/phút) 121 / 6000

3.2 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh

3.2.1 Xác định momen phanh cần thiết tại các bánh xe

Momen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc độhoặc dừng hẳn ô tô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

Xét sơ đồ một ô tô đang phanh trên đường bằng (Hình 3.1) Xe chịu các lực: trọng

lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z1, Z2; lực quán tính Pj

(xe đang phanh có gia tốc chậm dần) Bỏ qua lực cản lăn Pf và lực cản không khí P

-w

Pj

hgG

Hình 3.1- Sơ đồ các lực tác dụng lên ô tô khi phanh

Để xác định Z1 ta lấy mô men các lực tại điểm tiếp xúc bánh sau với mặtđường:

Z1L – Gb – Pjhg = 0

j g 1

Ga P h Z

L





Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp tại các bánh xe thì momen phanh tính toán cầnsinh ra ở bánh xe mỗi cơ cấu phanh:

- Ở cầu trước:

max

.

bx

g p

g p

G- Trọng lượng ôtô khi đầy tải G = 15480 (N)

L- Chiều dài cơ sở của ôtô: L = 2489 (mm)

a,b- Là khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trước, sau

hg- Chiều cao trọng tâm xe: hg = 0,45 (m)

Ta có:

jmax- Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

Để tận dụng hết lực phanh thì lực phanh sinh ra phải bằng với lực bám của xe vớiđường

=> PPmax = Pφmaxmax

=> m.jmax = G.φmax = m.g.φmax

=> jmax = g.φmax = 9,81.0,7 = 6,867 (m/s2)

φmax - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường

Đường tốt hệ số bám φmax =0,6÷0,8 Chọn φmax = 0,7

rbx- Bán kính làm việc trung bình của bánh xe