TÍNH TOÁN KIỂM TRA hệ THỐNG PHANH CHÍNH của XE HUYNDAI HD65

Phần i: tính toán kiểm tra hệ thống phanh chínhHệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau: - Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảoquãng đờng phanh ngắ

Phần i: tính toán kiểm tra hệ thống phanh chính

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

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảoquãng 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 xe phải theo quan

hệ để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh ở những cờng độ khácnhau;

- 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 lực phanh trên bánh xe;

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

1.2 sơ đồ chung hệ thống phanh xe Huyndai hd65 :

1.2.1 Các thông số kỹ thuật của xe Huyndai hd

Đặc tính kỹ thuật

KiÓu tay l¸i Bªn tr¸i

Phanh chÝnh, lo¹i Thñy lùc, trî lùc ch©n kh«ng,

2 dßng, cã ®iÒu hoµ lùc phanh

Phanh tríc: §ÜaPhanh sau: Tang trèng

1.2.2 Sơ đồ hệ thống phanh đợc thể hiện trên (hình 1.1)

Hình2.6 Sơ dồ hệ thống phanh dẫn động dầu.

1 Bàn đạp phanh, 2 Xilanh phanh chính, 3 Xilanh phanh bánh xe ,

4 Guốc phanh , 5 Đờng ống dẫn dầu,6 Phanh đĩa 7 Cụm má phanh

1.2.3 Nguyên lý hoạt động của hệ thống phanh :

Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu

áp suất thấp nằm chờ trên đờng ống

Khi ngời lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vàopittông nằm trong xylanh 2, ép dầu trong xylanh chính 2 đi đến các đờng ốngdẫn 5 Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5  8 Mpa) sẽ tác dụng vào cácpitông ở xylanh bánh xe 3 và pitông ở cụm má phanh 7 Hai pitông này thắnglực lò xo đẩy các guốc phanh 4 ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay

ép sát má phanh vào thực hiện quá trình phanh

Khi thôi phanh ngời lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ

ép dầu từ xilanh bánh xe 3, và xylanh phanh đĩa về xilanh chính 2

Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ tĩnh ápsuất trong sơ đồ dẫn động đợc truyền đến các xi lanh phanh bánh xe là nhnhau, khi đó lực đẩy lên guốc phanh sẽ phụ thuộc vào piston xi lanh công tác.Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là lực tác dụng lênpiston xi lanh phanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ

tăng lên Do vậy dẫn động phanh thuỷ lực tác bảo đảm đợc sự làm việc đồngthời của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp vàlực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa.

1.3 Tính kiểm tra các cụm chi tiết chính trong ( HTP ) xe Huyndai hd65:

1.3.1Xác định mô men cần có ở các cơ cấu phanh:

81 , 0 8 , 5 1

.

1  max   



b g

h J

81 , 0 485 , 2 81 , 9

81 , 0 8 , 5 1

.

1 max

a g

h J

b - Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu trớc:

b = 1,25(m)

a- Khoảng cách từ trọng tâm xe tới tâm cầu sau:

25 , 1 3500

L

b G

2328 ( )

735 , 3

485 , 2 3500

L

a G

G- Trọng lợng ôtô khi đầy tải: G = 3500(KG)

Thay các giá trị vào (1), (2) ta đợc :

Mômen phanh cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh trớc là :

0 , 6 0 , 309 135 , 7 ( )

2

1171 25 , 1



1.3.2Xác định góc   và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh:

Góc  (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm O với điểm đặt lực):

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

 

 1 2 0

0 0 2 2 0

2 1

sin cos

2 sin

cos cos

11 5 15

' 0 '

1 '

2 ' '

0 1

130 2 cos 15 2 cos

130 cos 15 cos 130 2

2 2

92 , 1 110

15

' 0 '

1 '

2 ' 0 ' 1

125 2 cos 15

2 cos

125 cos 15 cos 130 2

2 2 '

Gäi R lµ lùc tæng hîp cña hai lùc N vµ T

Góc  đợc xác định nh sau: T

tg

N

 .Với μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng μ = 0,3 Nh thế

2 0 1 2

1 M R r R r R R r M

, 0 1

3 , 0 150

3 , 0 148

b ) Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả haipiston dẫn động các guốc phanh trớc và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Pt = Ps = PHọa đồ đợc xây dựng cho từng guốc phanh

 Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồtheo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P

 Tính góc  và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R

 Tính góc và vẽ phơng của lực R Kéo dài phơng của Rt và P cắtnhau tại O’, kéo dài phơng của P và Rs cắt nhau tại O’’

 Để xác định phơng của U cần lu ý rằng, ở trạng thái cân bằngtổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0: PRU  0

 Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín Tức là, nếukéo dài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là các điểm O’

và O’’ Để xác định phơng của các lực U chỉ cần nối O’ với O1 và O’’ với O2

 Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngợc chiều

Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ các

đờng song song với các lực R và U đã có trên họa đồ

p

r''

o''o'

r'u'

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R’ và R’’ và tính tỷ lệ:

213 , 2 13 , 47

3 , 104

.

' '

' '

0 ' ' 0 '

R k R

M r

R r

) ( 22 , 1722

' '

KG R

KG R

Trên họa đồ ta đo đợc giá trị của R’ = 104,3 vậy ta có tỷ lệ xích:

16 , 5KG / mm

3 , 104

22 , 1722

1.3.4 Kiểm tra hiện tợng tự xiết:

a ) Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và M p

có dạng:

 t t t

t p

c

a c

P M

cos

Biểu thức trên cho thấy, nếu: ccos t   sin t t  0 thì M p  

Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trớc sẽ trở nênvô cùng lớn, đây chính là hiện tợng tự xiết Với điều kiện để xảy ra hiện tợng

tự xiết là:

Với: c – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 100 (mm); t, ρt – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh   '  11 , 3 0

213 , 2

28 , 98

03894 ,

0

03947 ,

0

' '

' '

R R

R R

t

c

c

sin cos

0 , 75

3 , 11 sin 100 150

3 , 11 cos 100

b) Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

Từ họa đồ ta có thể thấy s csin s  0 trong mọi trờng hợp vì vậy:

 s

s

ccos     "  sin  > 0Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tợng tự xiết

1 4 Tính toán cơ cấu phanh trớc:

Mômen phanh sinh ra trên một cơ cấu phanh loại đĩa quay đợc xác định

7 , 135

m

M Q

4 , 43 ( ) 44 , 3 ( )

2 70 14 , 3

97 , 2153 4

.

4

0

mm cm

n p

Q



1.4.1 Xác định các kích thớc má phanh:

1.4.1.1Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn

bộ động năng của ôtô chạy với tốc độ khi bắt đầu phanh nh sau:

Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn(V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể đợc coi là đã chuyển thanh công

ma sát L tại các cơ cấu phanh:

 L

F g

V G

 2

2 0

Với:

G = 3500 (KG) là trọng lợng ôtô khi đầy tải;

V0= 50 (km/h) = 13,89 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh.Gọi tổng diện tích các má phanh là F∑ ta có:

a Với cơ cấu phanh sau:

1 0

1

m

i t i i

( 2 180 2

.

1

2 2 0

2 1

R R

F g

V G

4 , 729 81 , 9 2

89 , 13 3500

2

2 0

a) Với cơ cấu phanh trớc:

áp suất trên bề mặt má phanh đợc giới hạn bởi sức bền của vật liệu:

  1 , 5 2 , 0 ( / )

.

.

2 0

2

' ' 1 0

2

'

r b

r R r

b

M q

t s t

, 0 05 , 0 3 , 0

03947 , 0 22 ,

2

m MN m

Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép

b) Với cơ cấu phanh sau:

áp suất trên bề mặt ma sát chính bằng lực ép ép má phanh vào với đĩaphanh chia cho diện tích má phanh

Lực ép má phanh là:

1077 ( )

2

97 , 2153

Q

Diện tích một má phanh là:

54 , 85 ( )

4

8 , 219 4

1077 KG cm2 MN m2

F

P

Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép

1.4.1.3 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh:

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ởtrống phanh và một phần thoát ra ngoài không khí Sự tăng nhiệt ở trốngphanh là:

0

2 2

2 1 0

15

2

) (







c m g

V V G t

m - Khối lợng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng

c - Nhiệt dung của chi tiết bị nung nóng đối với thép và gang

c = 500(J/kg.độ) = 50(KGm/kg.độ)

Suy ra:

16 , 50 ( )

50 81 , 9 15 2

) 0 33 , 8 ( 3500

15 2

V V G

Trên thực tế khối lợng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng lớn hơn16,5(kg) do đó thoả mãn

1.5 tính bền một số chi tiết:

1.5.1 ính toán guốc phanh:

Guốc phanh thờng đợc làm theo hình chữ T.

b

1

3 2

R ’ R3

a. Tính kích thớc đến trọng tâm G:

2 1

1 2 1

F F

F Y

Tính bán kính đờng trung hòa:

'

2 1 1

2 1

R

F R F

F F

Kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh:

RG= R’2+Yc2 = R’1 - Yc1

= 109,5 + 13 = 122,5 (mm)

b. Kiểm tra bền guốc phanh:

Ta áp dụng phơng pháp tính gần đúng vì tính toán chính xác guốcphanh rất phức tạp Để xác định tiết diện nguy hiểm của guốc phanh ta phải vẽ

đợc biểu đồ nội lực Đặt các giá trị lực P, U1, R1 vào guốc phanh Tại điểm đặtlực tổng hợp R1 ta phân tích thành hai thành phần lực N1 và T1 Coi lực phân

bố đều trên guốc phanh ta tính đợc các lực NX, TX đặt tại góc /2 Tại chốtquay của chốt phanh ta cũng phân tích lực lực tổng hợp U1 ra hai thành phầnlực UY1 và UX1 sau đó tại điểm đặt lực R1 ta cắt guốc phanh thành hai nửa thayvào mặt cắt đó lực hớng tâm NZ1 và QY1, MU1 ở nửa dới là các lực NZ2và QY2,

a – khoảng cách từ tâm trống phanh đến điểm đặt lực P, a = 105(mm)

φ’



Trong đó:

U1Y = U’.sin120 = 17209,5 sin120 ≈ 3578 (N)

U1X = U’.cos120 = 17209,5 cos120 ≈ 16833,4 (N) Tại điểm B:

δ = 60 ; α0 + β0= 790

 NZ2 = - 3578cos6 - 16833,4sin6 º, º, ≈ - 5318 (N)

 QY2 = 3578sin6 - 16833,4 cos6 º, º, ≈ - 16367,2 (N)

 MU2 = - 16833,4 0,1sin790 + 3578 0,1 (1 – cos790) ≈ -1362,9 (Nm)

Căn cứ vào các bảng trên ta vẽ đợc biểu đồ nội lực tác dụng lên guốc phanh và đi tính bền.

ứng suất do QY2 và MU gây ra đợc tính toán nh sau:

Với: F - diện tích của tiết diện tính toán:

F = F1 + F2 = 300 + 240 = 540 (mm2) = 5,4 (cm2).

Rth- bán kính đờng trung hòa, Rth = 11,7 (cm)

Ri- bán kính tại điểm đang xét, Ri = R2 = 12,2 (cm)

Wu: Mômen chống uốn của vật liệu

max

x u

J W

x u

S N

X

X X

SX - mômen tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm,

jX - mômen quán tính của tiết diện, jX = 38,6 (cm4)

Xác định mômen tĩnh tại tiết diện cắt SX:

M'p– m«men phanh do guèc phanh tríc sinh ra, M'p= 68 (KGm).

- hÖ sè ma s¸t gi÷a m¸ phanh vµ trèng phanh,  = 0,3

b - chiÒu réng m¸ phanh, b = 50 (mm) = 0,05 (m)

rt - b¸n kÝnh trèng phanh, rt = 130 (mm) = 0,13 (m)

1 ' '

'

r

b a

2

1 ' '

'

r

b a

1.7 Tính bền đờng ống dẫn động phanh:

Đờng ống dẫn động phanh chịu áp suất khá lớn tới 100 (KG/cm2)

Khí tính có thể coi đờng ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và cóchiều dài khá lớn

úng suất đợc tính nh sau:

s

R p

p R

kG cm s

Cấu tạo bộ điều hoà kiểu piston- vi sai

1 Piston 4 Lò xo cảm biến tải

3, của áp suất dầu tác dụng lên đầu dới của piston) nên piston tiếp xúc vớiphớt ngăn không cho dầu ra bánh sau do đó p2 đợc hạn chế Sau đó, nếu tiếptục đạp phanh, áp suất dầu vào p1 tăng làm cân bằng trên bị phá vỡ khi đópiston mở ra và p2 lại tăng lên cho đến khi đạt đợc sự cân bằng mới

Quá trình van đóng mở đợc lặp đi lặp lại nh vậy, ứng với các áp suất dầu thay đổi

Đồ thị đặc tính điều chỉnh bộ điều hoà kiểu piston – vi sai

Oab : Đờng điều chỉnh khi xe đầy tải

Ocd : Đờng điều chỉnh khi xe không tải

Ưu- nhợc điểm:

- Hiệu quả điều chỉnh cao hơn loại trên, nó có đờng điều chỉnh gần với ờng cong lí tởng hơn

đ Điều chỉnh đợc mọi chế độ tải trọng từ không tải đến đầy tải và quá tải

- Thích hợp cho các xe có tải trọng trung bình và lớn

1.8.2 Tính kiểm tra bộ điều hoà lực phanh

1.8.2.1 Xây dựng đồ thị quan hệ áp suất:

bx

H tb

p1, p2- áp suất dầu ở cơ cấu phanh trớc và sau

rbx- Bán kính làm việc của bánh xe, rbx= 32,5 (cm)

rt2- Bán kính trống phanh cầu sau, rt2= 13 (cm)

Rtb- Bán kính trung bình của má phanh, Rtb= 10,5 (cm)

L- Chiều dài cơ sở của xe, L = 2450 (mm)

p10H, p20H - áp suất d trong hệ thống phanh, p10H = p20H = 2 (KG/cm2)

C2- Hệ số chuyển đổi với cơ cấu phanh cầu trớc và cầu sau

Với các má phanh đều là má xiết thì:

2 1,61 1,61.0,3

1,180,71 0,71 0,3

229,8. 57,3. 2

b Bảng trị số áp suất khi hệ số bám thay đổi:

Thực tế khi xe chạy trên đờng khác nhau sẽ cho ta hệ số bám khác nhau,

áp suất tạo nên trong dẫn động phanh ở các cơ cấu phanh sẽ có giá tri khácnhau Ta có bảng giá trị các áp suất cần thiết trong xi lanh bánh xe tác dụnglên má phanh và guốc phanh của các cơ cấu phanh trong từng trờng hợp cụ thểkhi xe không tải và đầy tải theo hệ số bám  khác nhau:

Từ những giá trị trên ta vẽ đợc đờng biểu diễn mối quan hệ giữa áp suất p1,

p2 ứng với hệ số bám  khác nhau Đây chính là đờng đặc tính lý tởng của

quá trình phanh

2 1

P (KG/cm )

2 2

P (KG/cm )

20406080

- Qua đồ thị ta có thể xác định đợc điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoàlực phanh ở chế độ không tải và đầy tải:

+ Điểm a’: Là điểm bắt đầu làm việc của bộ điều hoà lực phanh ở chế

và nhỏ hơn áp suất dẫn đến cơ cấu phanh trớc

Các điểm b, b’ là những với áp suất dầu cực đại p1, p2 ở ống dẫn dầu đến cơcấu phanh cầu trớc và cầu sau khi xe không tải và đầy tải áp suất này đợc lựachọn trớc theo từng loại xe khác nhau ở chế độ không tải và đầy tải

Nh vậy đặc tính của bộ điều hoà lực phanh nằm trong khoảng ab và a’b’

ứng với tải trọng khác nhau sẽ có những đờng tơng tự với những đờng xiênkhác nhau xen kẽ giữa hai đờng đặc tính điều chỉnh a, b và ứng với một hệ số

Kđ nhất định (Kđ là hệ số độ dốc của đờng quan hệ: p2= f(p1))

Từ đồ thị quan hệ ta có:

p1a = p2a

p1a’ = p2a’

Trong đó: p1a, p2a- áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu trớc

và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi đầy tải

p1a’, p2a’- áp suất trong dẫn động phanh của cơ cấu phanh cầu

tr-ớc và cầu sau khi bộ điều hoà lực phanh bắt đầu làm việc khi không tải

Kết luận : Bộ điều hoà đảm bảo làm việc tốt trên hệ thống phanh

1.8.2.3 Xác định hệ số bám  đạt hiệu quả phanh cao nhất (TN ):

Từ quan hệ p1a = p2a ta lập đợc một biểu thức quan hệ áp suất trong dẫn

động phanh của cơ cấu phanh cầu trớc và cầu sau

+ Giá trị TN là hệ số bám của xe với mặt đờng ở thời điểm bộ điều hoàlực phanh bắt đầu làm việc ở chế độ đầy tải tức là điểm a nằm trên đờng đặctính