Thiết kế cải tiến HTP xe ZIL130 theo hướng chia dòng, điều chỉnh lực phanh cho các bánh xe cầu sau

Để khắc phục các nhợc điểm cơ bản của hệ thống phanh xe ZIL 130, em đi vào hớng thiết kế cải tiến hệ thống phanh dẫn động khi nén mộtdòng thành dẫn động khí nén hai dòng làm việc độc lập

Lời nói đầu

Trong công cuộc xây dựng cơ sơ vật chất cho chủ nghĩa xã hội của

đất nớc ta, chúng ta đang tiến hành công cuộc công nghiệp hoá, hiện đạihoá Trong các ngành nghề, thì phơng tiện vận tải ôtô hiện nay là một khâuquan trọng trong nền kinh tế quốc dân, với khả năng chuyên chở đa dạngcác loại hàng hoá và phạm vi hoạt động đợc trên mọi địa hình khác nhau

Để đảm bảo đợc các yêu cầu an toàn trong chuyển động trên các địahình phức tạp và vận dụng tối đa khả năng vận chuyển của ôtô Thì các hệthống trên ôtô nh hệ thống lái, hệ thống phanh, hệ thống truyền lực, ngàycàng phải đợc nâng cao chất lợng và độ tin cậy để đáp ứng đợc các yêu cầu

đặt ra

Trong tất cả các hệ thống, thì hệ thống phanh giữ vai trò quan trọng,

nó quyết định đến khả năng bảo đảm an toàn cho ôtô, nâng cao đợc tốc độtrung bình của xe khi chuyển động, cũng nh năng suất vận chuyển và giảm

đợc giá thành vận chuyển

Với những yêu cầu đòi hỏi đó, em đợc giao đề tài: “ thiết kế cải tiến

hệ thống phanh trên xe ZIL 130” Đối với xe ZIL130 là xe có hệ thốngphanh khí nén đẫn động một dòng Với đặc điểm nh vậy cho nên trongthực tế sử dụng thì hệ thống phanh của xe ZIL 130 độ an toàn không cao.Bởi vì do đẫn động một dòng cho nên nếu các đờng ống dẫn khí nén bị dò

rỉ, bục màng bầu phanh, các đầu mối bị hở… thì hiệu quả của cả hệ thốngphanh sẽ kém đi rất nhiều Hơn nữa do sự phân bố lực phanh không đềucho cả cầu trớc và cầu sau cho nên bánh xe sinh ra trợt lết trên đờng dẫn

đến hiện tợng lốp mòn không đều và tăng lợng tiêu hao nhiên liệu, giảmtính kinh tế của xe

Để khắc phục các nhợc điểm cơ bản của hệ thống phanh xe ZIL

130, em đi vào hớng thiết kế cải tiến hệ thống phanh dẫn động khi nén mộtdòng thành dẫn động khí nén hai dòng làm việc độc lập, đợc bảo vệ bằngvan bảo vệ đôi Dòng I dẫn động cho cơ cấu phanh cầu trớc, dòng II dẫn

động cho cơ cấu phanh cầu sau

Đồng thời để đảm bảo phân bố lực phanh hợp lý cho các cầu xe,nâng cao kinh tế cho xe Em sẽ bố trí bộ điều hoà lực phanh cho cầu sau.Với hớng cải tiến này sẽ tăng hiệu quả phanh, bảo đảm tính an toàn cho xecao hơn và tăng đợc năng suất vận chuyển.

Trong quá trình thực hiện đồ án bằng sự cố gắng của bản thân tìmhiểu và vận dụng các kiến thức đã học, tìm hiểu thực tế Rất mong đợc sựgiúp đỡ, chỉ bảo của các thầy trong bộ môn ôtô, đặc biệt là thầy Phạm Hữu Nam để đồ án của em đợc hoàn thành đúng kế hoạch.

Em xin chân thành cảm ơn !

Ch¬ng i tÝnh to¸n kiÓm nghiÖm hÖ thèng phanh xe

18 Quãng đờng phanh(m)/ tốc độ bắt đầu

24 áp suất van điều hoà 0,65- 0,75 (MN/m2)

25 áp suất van an toàn 0,9-0,95 (MN/m2)

G G

G

68179 25260

68179

2 1

+

= +

=

⇒ a = 2773 mm

b = L – a = 3800 – 2773 = 1027 mm

hg = 1340 mm

III.Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mômenphanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh cầu trớc là:

Theo công thức (1-1) HDTKHTP

bx g max '

b g

h J 1 L 2

b G

G : Trọng lợng ô tô khi đầy tải G=93440 N

L : Chiều dài cơ sở của ô tô L= 3800 mm

Jmax : Gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh Jmax = 6 m/s2

2

20 9,00 0,93.

.25.4 2

d b 0,93.

Vậy ta có mômen phanh của :

1 Đối với cầu trớc:

82 , 448 6 , 0 1027 81 , 9

1340 6 1 3800 2

1027 93440

Nm

M p' = 6406

2 Đối với cầu sau:

Nm M

M

r a

g

h J

L

a G M

p p

bx

g p

6339

82 ,

448

6 , 0 2773

81 ,

9

1340

6 1

3800

2

2773

93440

.

.

1

2

0

2 1

2 sin 2

sin

2

2 cos 2

cos

β

− β + β

β

− β

= δ

cầu trớc: β1 : Góc tính từ tâm guốc phanh tới chỗ tán tấm

ma sát

0 ) 0 (

0 150 2 sin 30 2 sin 14 , 3 180

120 2

150 2 cos 30 2 cos

o o

δ δ

o o

arctg

tg

4 ) 0749 , 0 ( 2

0749 , 0 161 2 sin 35 2 sin 14 , 3 180

126 2

161 2 cos 35 2 cos 2

−

=

⇒

δ δ

b.Xác định bán kính ρ

Theo công thức (2-2) HDTKHTP ta có:

0 2

1 0

0 2 2 0

2 1

1

sin ).

cos(

2 sin

) cos (cos

r.

2

β β

+ β β

− β + β

β

− β

= ρ

Trong đó : rt : Bán kính tang trống rt = 210 mmCầu trớc:

mm

246 120

sin 180 cos 14 , 3 180

120 2 120 sin 14

, 3 180 120

) 150 cos 30 (cos 210 2

0 0

0 2 2

0 0

− +

sin 196 cos 14 , 3 180

150 2 125 sin 14

, 3 180 120

) 161 cos 35 (cos 210 2

0 0

0 2 2

0 0

− +

2.Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp hoạ đồ

hoạ đồ lực phanh trước

r1'

p1'

r2' p2' u1'

u2'

o2'

o1'

n1' r1' x1'

y1' y2'

u2' u1'

p2' p1'

r2' n2' x2'

Hình 1Khi tính toán cơ cấu phanh ta cần xác định lực P tác dụng lên guốcphanh để đảm bảo cho tổng mômen phanh sinh ra ở guốc phanh trớc(Mp1’ ,Mp1”) và guốc phanh sau (Mp2’ ,Mp2”) bằng mômen phanh tính toánmỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe

x2''

u1'' r1''

p1''

o1'' o2''

hoạ đồ lực phanh sau

u2'' r2''

p2''

r1'' x1''

y1'' y2''

u1''

u2''

p1'' p2''

n2'' r2''

Hình 2Khi đã chọn các thông số kết cấu β1, β2, β0 , rt ta đã tính đợc góc δ và

bán kính ρ nghĩa là ta đã xác định đợc hớng và điểm đặt lực N (hớng vào

tâm) Lực R là lực đẩy tổng hợp của N và T lực R tạo với lực N một góc ϕ

Theo công thức (2-3) HDTKHTP ta tính đợc góc ϕ

à

=

= ϕ

1

1

1 N

T tg

à : hệ số mát giữa tấm ma sát với tang trống à = 0,3 ta chọncùng chỉ số à cho cả má trớc và má sau của cơ cấu phanh

à =0,3 = tgϕ⇒ϕ = 16,7o

Bán kính r0 đợc xác định theo công thức (2-5) HDTKHTP

2 0

1 r

à +

à ρ

3 , 0 07 , 245 1

.

2 2

1 '

+

= +

=

à

à ρ

Với cầu sau:

mm

3,01

3,0

89,

2471

.2

2 2

"

+

=+

Nh vậy : Mômen sinh ra ở cơ cấu phanh của 1 bánh xe , theocông thức (2-4)

' 0

' 2

' 1

' 2

' 1

"

1 p

"

Ta xác định các lực : U, R , P bằng hoạ đồ lực

Do cơ cấu sử dụng cam ép (phanh khí) thì lực P1 và P2 tác dụng lên

hai guốc phanh sẽ khác nhau ở trờng hợp này khi cam quay 2 guốc phanh

sẽ dịch chuyển nh nhau, do áp suát tác dụng lên 2 má phanh bằng nhau R1

= R2, R1, R2 đợc xác định theo công thức (2-7) HDTKHTP:

Phanh trớc:

N r

M R

07 , 0 2

6406 '

2 0

' ' 2

39 39

) ( 33990

78 78

) ( 30504 105

45757 70 70

) ( 13073 105

45757 30 30

' 2

' 2

' 1

' 1

' 2 2

'

' 1

' 1

N U

mm U

N U

mm U

N P

mm P

N P

mm P

Phanh sau:

) ( 44640 071

, 0 2

6339

M R

tỷ xích à = mm R = 4464094mm N

Đo trên hoạ đồ ta có:

)(1496630

30

)(3342467

67

)(3392368

68

)(14966

3030

mm U

N U

mm U

N P

mm P

N P

mm P

3.Hiện tợng tự xiết

Hiện tợng tự xiết xảy ra khi má phanh bị ép sát vào trống phanh chỉbằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của dẫn động lên guốcphanh

Hiện tợng tự xiết xảy ra khi 2 b2

b

−

≥ ρ à

007 , 1 1027 246

1027

2 2

Nên à = 0,3 <1,007

từ kết quả trên ta thấy cơ cấu phanh không xảy ra hiện tợng tự xiết

4.Kiểm tra kích thớc má phanh

Để đảm bảo công ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lợngtoàn bộ của ôtô trên diện tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việccủa phanh

[ 2

.

2

2 0

m

kNm L

gF

v G

∑Trong đó :

G: trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải G =93440 (N)

Vo: vận tốc của ôtô lúc bắt đầu phanh, lấy Vo=50 Km/h =13,88 m/s

g : gia tốc trọng trờng g =9,81 (m/s2)

FΣ: diện tích toàn bộ các má phanh ở các cơ cấu phanh

i t n i

b5 = b6 = b7 = b8 = 140 (mm)

FΣ = 4.70.2,09.210 + 4.2,19.210.140 = 3068.10-4 (m2)

10 3068 81 , 9 2

88 , 13

4

2

m kNm L

m

=

−

Nên công trợt L thoả mãn điều kiện cho phép

5.Kiểm tra áp suất lên bề mặt ma sát

Theo công thức (2- 42) HDTKHTP ta có

) / ( 2 ]

br

M q

o t

10 70 3 , 0

2 3 3

( 78 ,

0 19

, 2 ) 10

210 (

10

140

3 , 0

5 , 3169

) (

5 , 3169 2

6339 2

2 2

3 3

q

Nm M

do đó áp suất trên bề mặt ma sát đều thoả mãn yêu cầu

6 Đánh giá thời gian làm việc của má phanh

Thời gian làm việc của má phanh đợc đánh giá bằng tỷ số

) / ( 10 5 , 3 ] [P 5 N cm2

Thay số ta có P = 3.105 (N/cm2) < [P] nên má phanh làm việc tốt trong

thời gian dài

7.Tính 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 môi trờng không khí Phơng trình cânbăng năng lợng là:

o

t ct F k d m

g

V V G

0

2 2

2 1

2

) (

G: khối lợng của ôtô khi đầy tải 9525 (kG)

G: gia tốc trọng trờng 9,81 (m/s2)

V1,V2: tốc độ đầu và cuối khi phanh V1= 30 (km/h) = 8,33 (m/s), V2=0

mt: khối lợng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng 70 (kG)

c: nhiệt dung của chi tiết bị nung nóng, đối với thép và gang

c =50( kGm/kG độ)

to : sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trờng không khí

Ft: diện tích làm mát của trống phanh

t: thời gian phanh

kt : hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí

Trong công thức trên số hạng thứ nhất là phần năng lợng làm nung nóngtrống phanh ( mt, c, to ) Số hạng thứ hai là phần năng lợng chuyển ra ngoàikhông khí Khi phanh ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua, do

đó ta xác định đợc sự tăng nhiệt độ của trống phanh nh sau:

Theo công thức (2-44) HDTKHTP :

0 2

2

2 2 1

62 , 9 50 70 81 , 9 2

) 0 33 , 8 ( 9525 2

) (

t

c gm

V V G t

Vậy to = 9,62o< [ t ] =15o thoả mãn điều kiện cho phép, đảm bảo chế độnhiệt của cơ cấu phanh

V.Tính bền guốc phanh:

Theo kết quả tính toán ở trên ta thấy rằng guốc phanh trớc của cơ cấu phanhsau chịu lực lớn nhất vì vậy ta tiến hành tính toán bền cho guốc phanh trớc củacơ cấu phanh sau

1.tìm tọa độ trọng tâm của mặt cắt ngang guốc phanh.

a: Kích thớc từ trục X-X đến trọng tâm G:

YC1=

2 1

1

2

F F

F Y

+ (1) Trong đó:

Y2: kích thớc chế tạo guốc phanh, trên hình 3 ta có:

b d

2 1

'

F R F

F F

R’2: bán kính trọng tâm phần diện tích dới tính đến tâm tang trống

Thay các giá trị tìm đợc vào (2) ta có:

Rth=173,4 mm

R1

d b

c R3

QY1,Nz2vµ Uu2 cïng gi¸ trÞ nhng ngîc víi phÇn trªn

a ta xÐt c©n b»ng ®o¹n trªn cña guèc phanh (h×nh 4).

ë ®©y :φ gãc t¹o bëi trôc Y-Y vµ tia OA

− +

= + +

= + +

0 )]

( [

0 ) sin(

.

0 ) (

1 2 1

γ ϕ

γ ϕ

γ ϕ

Cos R a P M

P Q

Cos P N

t u

= +

0

0

0

1 1 1

u y z

M

Sin P Q

Cos P

= +

+

) 75 , 56 25 ( [

0 ) 75 , 56 25 (

0 ) 75 , 56 25 (

0 0

1

0 0

1

0 0

1

Cos R a P M

Sin P Q

Cos P N

t u

X

U1x U1y

Y C

c X

d

H×nh 5

δ δ

δ δ

Sin U Cos C

U M

Sin U Cos U Q

U Sin U N

y x

u

y x

Y

Y x

z

) 1

.(

.

.

cos

1 1

2

1 1

1 1

2

1 1

1 1

.

2

0 1

0 1

2

0 1

0 1

2

u

Y X

Y

Y X

Z

M

Sin U Cos U Q

Cos U Sin U

N

α α

α α

186513889

16041

10884,7 n

o

cNz

c Vẽ biểu đồ ứng suất tác dụng lên guốc phanh

Từ kết quả ở 2 bảng ta vẽ đợc biểu đồ nội lực của guốc phanh là:

NZ, QY, Mu (hình 6)

Từ biểu đồ nội lực trên hình 6 ta thấy rằng trong quá trình phanh thì mặt cắtB-B là mặt cắt nguy hiểm nhất vì vậy khi tính bền ta chỉ cần tính bền cho guốcphanh tại mặt cắt B-B đợc thể hiện trên hình 7

c

a b

3

1 2

Hình 7 : Mặt cắt ngang của guốc phanh.

Đối với tiết diện hình chữ T, để kiểm nghiệm bền ta cần tính ứng suất tạicác điểm 1,2,3

-ứng suất pháp do QY và Mu gây ra đợc xác định theo công thức sau:

σZ= .(1 )

i th

U Y

R

R F

M F

Q

−

+

(7)

Trong đó: σZ: ứng suất pháp dô NZ và Mu gây ra

F: diện tích tiết diện chữ T

Ri: bán kính cong tại điểm đang xét

Rth: bán kính đờng trung hòa

+Tại điểm 3:

R3=130 mm

Nên σZ3 =-100,2 (N/mm2)

ứng suất tiếp do Nz gây ra:

Theo DuRapxki thì ứng suất tiếp đợc tính theo công thức

τ=

C X

X Z J

S N

.

.

(8) Trong đó:

τ: ứng suất tiếp do QY gây ra

NZ: lực cắt theo biểu đồ nội lực

SX: mômen quán tính của tiết diện đối với trục quán tính

JX: mômen quán tính của tiết diện

3 3

12

).

( 12

).

(

F Y a R R F Y C R R

Y (10) Trong đó:

FC: diện tích phần bị cắt

Y: tọa độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hòa

Trên hình vẽ ta thấy tại điểm 1 và 3 có:

10816 13889

= N/mm2 Với kết quả tính toán ứng suất trên mặt cắt ngang của guốc phanh tại tiếtdiện B-B ta lập đợc bảng

10,86,2

37,930,08

100,2

Đừơng trung hòa

Nz

Hình 8 : Biểu đồ phân bố ứng suất.

d: Nhận xét:

Từ biểu đồ nội lực ta thấy:

Tại điểm 1: phân tố chịu ứng suất đơn ( chịu nén )

Tại điểm 2: phân tố chịu trạng thái ứng suất phẳng

Tại điểm 3: phân tố chịu ứng suất đơn ( trạng thái chịu kéo )

Theo thuyết bền ứng suất tiếp lớn nhất khi đó ứng suất tổng hợp tại điểm 3là:

n: số vòng quay của máy nén khí n = 1250 (v/p)

ηv: hiệu suất truyền khí của máy ηv = 0,7

4

7 , 0 1250 5 , 4 6 14 , 3

Trên thực tế máy nén khí chỉ làm việc trong khoảng 10%ữ 20% thời gianlàm việc của toàn bộ ôtô, thời gian còn lại máy nén khí chạy không tải để tăngtuổi thọ làm việc

Để nâng cao tính an toàn, tốc độ chuyển động trung bình cho xe ớng cải tiến tập trung vào thiết kế thêm bộ chia dòng và bộ điều hoà lựcphanh

h-ở xe ZIL130 do hệ thống phanh khí nén đã dẫn động một dòng cho nên

do điều kiện sử dụng, điều kiện đờng xá, khí hậu nên các đờng ống dẫn khí nén

dễ rò rỉ, thủng bầu phanh dẫn đến cả hệ thống phanh mất tác dụng khi phanhxe

Bởi vậy để nâng cao tính an toàn cho xe khi chuyển động , nên từ hệthống phanh dẫn động khí nén một dòng cải tiến thành hệ thống phanh khí néndẫn động hai dòng độc lập : Dòng 1 dẫn động cho cơ cấu phanh cầu trớc, Dòng

2 dẫn động cho cơ cấu phanh cầu sau Trong quá trình phanh tải trọng tác dụnglên các cầu xe có sự thay đổi do lực quán tính khi phanh trọng lợng đợc dồn vềphía cầu trớc gia tốc chậm dần dầu khi phanh càng lớn Tải trọng tác dụng lên

các bánh xe càng lớn và hệ số bám của các bánh xe với mặt đờng càng lớn thìlực phanh thay đổi càng lớn Để phanh có hiệu quả cao cần thiết phải có bộphận phân phối áp suát khí nén và các bầu phanh làm việc ở các bánh xe saocho phù hợp với trọng lợng bám ở các bánh xe trong quá trình phanh.

Bộ điều hoà lực phải có nhiệm vụ tự động điều chỉnh áp lực phanh ở cácbánh xe cho thích hợp để tăng hiệu quả phanh

Với phơng án này thì hiệu quả phanh sẽ cao hơn nhiều so với khi khônglắp bộ điều hoà lực phanh

Xe ZIL130 có hệ thống phanh khí nén dẫn động một dòng, có cơ cấuphanh đặt ở tất cả các bánh xe là loại phanh guốc có bầu phanh có cam ép

Nguyên lý làm việc:

Máy nén khí (1) đợc dẫn động từ động cơ cung cấp khí nén có áp suất caovào bình chứa (3,4) Van điều chỉnh áp suất(2) sẽ duy trì áp suất khí nén trong hệ

thống ở trong một giới hạn quy định từ 0.55 – 0.74 MN/m2 Khi cha đạpphanh các bầu phanh (7,8) đợc nối thông với khí trời qua van phân phối (6).

Khi đạp phanh khí nén từ bình chứa đợc dẫn qua van phân phối (6) tới cácbầu phanh (7,8) áp lực khí nén tác dụng lên màng của bầu phanh làm xoay camphanh ở các cơ cấu phanh, đẩy hai má phanh tỳ sát vào trống phanh, thực hiệnphanh ô tô

Khi nhả phanh : Các chi tiết trong van phân phối (6) đợc trở về vị trí ban

đầu khí nén từ các bầu phanh đợc xả ra khí trời qua van phân phối

Nhận xét:

Đối với hệ thống phanh xe ZIL130 dẫn động phanh khí nén một dòng có

u điểm-nhợc điếm sau:

u diểm:

Tạo nên lực phanh lớn mà lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, vì lực đạp củangời lái chỉ để đóng khoá điều khiển còn lực phanh ở bánh xe do áp lực khí néntạo nên

Các cụm , bộ phận bố trí thuận lợi , gọn

Nhợc diểm: Hệ thống phanh xe ZIL130 có những nhợc điểm cơ bản sau :

Do dẫn động khí nén một dòng cho nên khi có sự cố trong hệ thốngphanh nh rò rỉ đờng ống dẫn, thủng màng phanh, lò xo van phân phối bị hỏng,van mòn hở Thì cả hệ thống phanh mất tác dụng,

Phân bố lực phanh không đều, không hợp lý, Vì vậy phanh làm cho bánh

xe bị trợt lết làm hao mòn lốp, tiêu hao nhiên liệu ảnh hởng đến tính kinh tế

II. Các phơng án cải tiến:

Để thực hiện vấn đề đặt ra làm tăng hiệu quả phanh của xe ZIL130 khắcphục các nhợc điểm của hệ thống phanh cũ Ta cải tiến hệ thống phanh theo một

số phơng án sau:

a Phơng án 1: Cải tiến hệ thống phanh xe ZIL130 dẫn động khí nénmột dòng thành hai dòng có bố trí van chia khí nén

1 3

4 5 6

12

10 11

13

Hình 10: Hệ thống phanh dẫn động 2 dòng khí nén

1-máy nén khí; 3-van điều chỉnh áp suất; 4- các bình chứa khí nén13- van chia khí; 6- van xả nớc; 5- van an toàn; 12 van tổng phanh10- bầu phanh; 11- cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc thông qua cơ cấu dẫn động, máy nén khí 1 làmviệc cung cấp khí nén qua van điều chỉnh áp suất 3 tới áp suất giới hạn Quavan 13 khí nén đợc nạp vào bình 4 để dẫn động cho dòng tới cơ cấu phanh cầutrớc Đồng thời qua van chia khí ép đợc xuống dới bình thứ hai để dẫn độngcho dòng 1 tới cơ cấu phanh cầu sau

Khi cha phanh : Các bầu phanh của cơ cấu phanh cầu trớc và cơ cấuphanh cầu sau đợc nối thông với khí trời qua van tổng phanh

Khi đạp phanh : Khí nén từ bình chứa qua khoang trên của van tổngphanh tới bầu phanh sau thông qua cơ cấu dẫn động làm xoay cam phanh, đẩymá phanh ép chặt vào trống phanh thực hiện phanh ở các bánh xe sau Đồngthời khí nén từ bình qua khoang dới van tổng phanh tới phanh cầu trớc thôngqua cơ cấu dãn động làm xoay cam phanh đẩy má phanh ép chặt vào trốngphanh thực hiện phanh ở các bánh xe trớc

Khi nhả phanh : Các chi tiết trong van tổng phanh trở về vị trí ban đầu,khí nén trong bầu phanh trớc và sau đợc xả ra ngoài khí trời qua van tổng phanh.

Do đó ôtô đợc nhả phanh

Nhận xét:

u điểm: Do có sự phân chia thành hai dòng khí nén riêng biệt, vì vậy 1trong 2 dòng bị hỏng thì ôtô vẫn đợc phanh do đó nâng cao đợc khả năng antoàn cho xe hơn

Nhợc điểm: Do dẫn động khí nén 2 dòng riêng biệt cho nên phải thêmvan chia khí, van tổng phanh vì vậy phải thêm các vị trí lắp đặt, sự phân bố lựcphanh không hợp lý

b Phơng án 2: Cải tiến hệ thống phanh xe ZIL130 dẫn động khí nén mộtdòng thành hai dòng có bố trí van chia khí và bộ điều chỉnh lực phanh

11 10

12

5 6

14

Hình 11.

1-máy nén khí; 3-van điều chỉnh áp suất; 4-bình chứa khí nén; van an toàn; 13-van chia khí; 6-van xả nớc; 12-van tổng phanh 10-bầu phanh cầu trớc; 14-bộ điều hoà lực phanh; 11- cơ cấu phanh

5-Nguyên lý làm việc:

Khi động cơ làm việc thông qua cơ cấu dẫn động máy nén khí làm việccung cấp khí nén qua van điều chỉnh áp suất 3 tới một áp suất giới hạn qua van

chia khí 13 rồi đợc dẫn tới các bình chứa khí nén khí nén đợc nạp vào van tổngphanh 12 để dẫn động cho 2 dòng tới cơ cấu phanh

Khi cha phanh : Các bầu phanh của cơ cấu phanh trớc đợc nối thông vớikhí trời qua van tổng phanh, các bầu phanh của cơ cấu phanh sau đợc nối thôngvới khí trời qua bộ điều hoà lực phanh

Khi phanh: Khí nén từ bình chứa qua khoang dới của van tổng phanh tớibầu phanh của cơ cấu phanh trớc thông qua thanh đẩy làm xoay cam phanh đẩy

2 má phanh ép chặt vào trống phanh thực hiện phanh ô tô ở bánh trớc Đồng thờikhí nén từ bình chứa của dòng 2 qua khoang dới của tổng phanh tới bộ điều hoàlực phanh vào bầu phanh của cơ cấu phanh cầu sau thông qua thanh đẩy làmxoay cam phanh đẩy 2 má phanh ép chặt vào tay phanh thực hiện phanh ôtô ởbánh sau

Bộ điều hoà lực phanh có nhiệm vụ tự điều chỉnh áp lực phanh ở các bánh

xe cho thích hợp để nâng cao hiệu quả phanh

Khi nhả phanh : Các chi tiết trong van tổng phanh trở về vị trí ban đầu khí nén trong các bầu phanh cầu trớc đợc xả ra ngoài khí trời qua van tổngphanh Khí nén trong các bầu phanh của cơ cấu phanh cầu sau đợc xả ra ngoàikhí trời qua bộ điều hoà lực phanh

Nhận xét:

u diểm:

Nếu 1 trong 2 dòng bị hỏng thì ôtô vẫn phanh đợc

Sự phân bố mômen phanh hợp lý khi phanh bánh xe không bị trợt lếtnâng cao đợc khả năng an toàn và hiệu quả phanh

chuyển động ổn định của ô tô làm tăng sự mài mòn lốp tại khu vực tiếp xúc vớimặt đờng và lốp xe bị mòn không đều Để tránh sự trợt lết của của các bánh xekhi phanh trong hệ thống phanh của các ôtô hiện đại đợc trang bị hệ thốngchống hãm cứng bánh xe, điều khiển bằng điện tử đợc gọi là hệ thống phanhABS (Anti Lock Brake System)

6

7

Hình 12:Sơ đồ và nguyên lý chung hệ thống phanh ABS

1-bàn đạp phanh; 2- xylanh chính; 3-van điều khiển; 4-xylanh

công tác; 5-cảm biến đo tốc độ góc của bánh xe; 6-bánh xe; 7;bộ

điều khiển điện tử Trong hệ thống ngoài các bộ phận của truyền động phanh và cơ cấu phanhcòn có cảm biến (5) đo tốc độ bánh xe trong quá trình phanh, van điều chỉnh ápsuất (3) , bộ điều khiển điện tử ECU(7) của ABS

Khi đạp phanh: Xilanh chính làm việc tạo nên dầu có áp suất cao ởxilanh công tác để phanh ôtô, tốc độ góc của các bánh xe giảm dần khi tốc dộcủa bánh xe đạt tới giá trị gần bó cứng, tín hiệu của cảm biến đợc chuyển về bộ

điều khiển trung tâm Máy tính điện tử lựa chọn chế độ đa ra tín hiệu điềukhiển, van điều khiển thuỷ lực cắt đờng dầu từ xi lanh chính đến xi lanh côngtác, do vậy lực phanh ở bánh xe giảm, làm tốc độ góc của bánh xe tăng lên đếngiá trị nào đó, tín hiệu từ cảm biến lại đa về bộ điều khiển trung tâm, máy tính

điện tử điều khiển van điều khiển áp suất mở đờng dầu tới xilanh công tác làmtăng lực phanh ở bánh xe nhằm đảm bảo hiệu quả phanh

Quá trình giảm và tăng lực phanh ở các bánh xe đợc lặp lại theo chu kỳliên tục tới khi bánh xe dừng hẳn Một chu kỳ đợc thực hiện trong khoảng thờigian 0,1 giây và các bộ phận trong van điều chỉnh áp suất có thời gian chậm tácdụng nhỏ hơn 0,001 giây.

Do vậy hệ thống phanh ABS làm việc rất hiệu quả tránh đợc hiện tợng bócứng bánh xe Quá trình này có thể coi nh sự đạp và nhả phanh liên tục của ngờilái, nhng mức độ chính xác và tần số lớn hơn rất nhiều so với ngời lái có kinhnghiệm

Qua phân tích, so sánh các phơng án cải tiến hệ thống phanh cho xeZIL130 ta thấy phơng án 2 là phơng án tối u và thích hợp nhất cho việc cải tiến

hệ thống phanh xe ZIL130

Sơ đồ bố trí hệ thống phanh dẫn động khí nén 2 dòng làm việc độc lập:Dòng 1 dẫn động cơ cấu phanh trớc, Dòng 2 dẫn động cơ cấu phanh sau Sự độclập của dòng 1 và dòng 2 đợc đảm bảo bằng van (13) Khi cả 2 dòng đều làmviệc tốt van (13) sẽ phân phối khí nén tới các bình chứa của các dòng Khi có 1dòng bị hở van (13) sẽ tự động cắt khí nén tới dòng bị hở và giữ nguyên khí nén

ở dòng còn tốt Đồng thời trong hệ thống còn bố trí bộ điều chỉnh lực phanhdùng để điều chỉnh áp suất khí nén trong các bầu phanh ở các cơ cấu phanh sau,theo sự thay đổi tải trọng tác dụng lên cầu sau, nhờ vậy sẽ tăng đợc hiệu quảphanh và đảm bảo sự chuyển động ổn định của ô tô khi phanh

11 10

12

1 2 3

13 4

5 6

14

Chơng III

Thiết kế tính toán van phanh hai dòng

I.Van tổng phanh hai dòng

1.Cấu tạo

Van tổng phanh dùng để điều khiển hệ thống phanh chân của ôtô với haidòng dẫn động, dòng I dẫn động cơ cấu phanh trớc, dòng II dẫn động cơ cấuphanh sau

Van tổng phanh đợc nối với bàn đạp bằng các đòn dẫn động cơ khí

4

c 15

10 8 7 6 9

12 11

14 13

17 16

19 18

27 26 28

34

32

Hình 14 : Van tổng phanh

1-thân dới; 2-phanh; 3-phớt làm kín; 4-đế tổng van; 5-phớt làm kín; 6-đế

lò xo; 7-lò xo van dới; 8-đệm làm kín; 9-van ngăn dới; 10-gioăng làm kín 11-lòxo; 12-piston; 13-piston; 14-gioăng làm kín; 15-phanh; 16-đế phớt; 17-van ngăntrên; 18-lò xo; 19-đệm làm kín; 20-đòn trợt; 21-gioăng làm kín; 22-piston; 23-chi tiết đàn hồi; 24-con nối; 25-êcu điều chỉnh; 26-bánh tỳ; 27-phớt làm kín; 28-thân trên ống van; 29-giá của tổng van; 30-cốc tỳ 31-bạc; 32-chốt cố định; 33-vít chỉnh; 34-đòn kéo

Thân dới 1 và van thân trên 28 đợc lắp ghép với nhau bằng bulông Giá

29 dùng để lắp chặt van tổng phanh lên khung xe Trên thân van có các lỗ A, B,

C, D Trong đó lỗ A nối với đờng ống dòng II, C thông với cơ cấu chấp hànhdòng II Lỗ B thông với đờng ống dòng I, D thông với cơ cấu chấp hành dòng I

Van tổng phanh đợc tạo thành 2 tầng Tầng trên có van trên 17 để điềukhiển dòng II, tầng dới có van 9 để điều khiển dòng I Các van 9 và 17 đợc điềukhiển bằng đòn bẩy 34 lắp quay trơn trên trục 26 và các pitông tuỳ động 13,12,22

Ngoài ra van tổng phanh còn có: con đội 30 cần đẩy 20, các lò xo của cácvan, các lò xo các pitông

2.Nguyên lý làm việc

Khi cha đạp phanh các lò xo của các pitông đẩy các pitông 12,13 , 22 ở

vị trí trên cùng của nó Do vậy van dới 9, van trên 17 sẽ đóng cửa nạp ở trênthân van tổng phanh và mở cửa xả ở trên cần đẩy 20 Các cửa C, D đợc nốithông với khí trời qua cần đẩy 20 và lỗ xả Đồng thời lỗ C đợc ngăn cách với lỗ

A, lỗ D đợc ngăn cách với lỗ B

Khi đạp phanh Đòn bẩy 34 quay quanh chốt 32 nên con lăn 26 đẩy con

đội 30 dịch chuyển xuống dới, con đội tác dụng qua đĩa đàn hồi 24 và vòng cao

su 23 đẩy pistông 22 dịch chuyển, pistông sẽ bịt kín cửa xả trên cần đẩy 20 và

đẩy mở van trên 17

Lỗ C đợc nối thông với lỗ A và ngăn cách với khí trời, khí nén đợc dẫn từbình chứa dòng II qua các lỗ A và C tới các cơ cấu chấp hành để phanh ôtô ởbánh xe sau

Đồng thời khí nén đợc dẫn qua lỗ trên thân xuống khoang dới, áp lực khínén ở phía trên pistông 12 sẽ đẩy pistông dịch chuyển xuống dới cùng vớipistông 13, pistông 13 sẽ bịt kín cửa xả trên cần đẩy 20 và đẩy mở van dới 9 Lỗ

D sẽ đợc nối thông với lỗ B và ngăn cách với khí trời Khí nén đợc dẫn từ bìnhchứa của dòng I qua lỗ B và D tới các cơ cấu chấp hành để phanh ôtô ở các bánh

Vì vậy áp suất khí nén tới các dòng dẫn động I và II có giá trị không đổi

và tỷ lệ thuận với lực tác dụng của ngời lái

Khi nhả phanh Các chi tiết của van tổng phanh trở về vị trí ban đầu,khínén từ các cơ cấu chấp hành trong các dòng dẫn động I và II đợc xả ra khí trờiqua lỗ xả 1 của van tổng phanh

3.Tính toán

Sơ đồ:

L x1

L x2

Hình 15: Sơ đồ tính toán van phanh

Lúc đạp phanh, đòn tác dụng lên pistông lớn một lực Q để mở van Tatính cho ngăn trên của van phanh, ngăn dới tính toán tơng tự ở trạng thái ở vanlực Q đợc cân băng theo phơng trình sau:

1 , 0 10 8 25 , 1

4 6 2

4

lx p D

Gd

(vòng)

λ: độ mở van 1,25 (cm)

G: môdun đàn hồi của vật liệu 8.106 (N/cm2)

plx: lực lò xo van theo sổ tay 5 (N/cm2)

Số vòng toàn bộ n = n0 + (1 ữ 2)vòng = 6 (vòng)

Bớc lò xo t = 0,15 Dtb = 0,15 2 = 0,3 ( cm)

1 , 0 41 , 3

3 , 2 5 16

.

3 3

π

d R

p lx

R2: b¸n kÝnh ®Çu to cña lß xo 2,3 (cm)

[τ]: øng suÊt giíi h¹n 60000 (N/cm2)

+ +

=

) 23 17 )(

23 17 ( 5 16

10 8 1 , 0 )

).(

(

6 4 2

2

2 1 2 1 0

4

R R R R n

G d C

3.10-1 (N/cm)

b.TÝnh lß xo 1

Theo HDTKHTP 3

2 1 ] [

8

τ π

D Kp

60000 3 , 0 14 ,

3 , 0 10 8 45 , 1

4 6

1 2

4

lx p D

1 , 1 3 , 4 110 8

3 3

4 3 , 4 8

10 8 3 , 0

6 4

0 3

4

cm N n

D

G d

Sau khi có đợc các lò xo cần thiết, ta tính toán các lực ở phơng trình cânbằng:

Flx2 = plx2.Sđếvan = plx2 ( )

4

2 2

pmax : áp suất khí nén tại đầu vào 65 (N/cm2)

S: diện tích của piston lớn = − = ( 5 , 8 − 1 , 8 ) =

4

14 , 3 ) (

4

2 2 2

2

2

1 d d

II.Van chia khí

1.Cấu tạo, nguyên lý làm việc

Van chia khí dùng để phân phối khí nén ra các dòng dẫn động I và II.Van có khả năng tự động cắt dòng dẫn động nào đó bị hở và giữ nguyên khí nén

a-cấu tạo, b-Vị trí khi làm việc bình thờng, c-khi một dòng bị hở

37-thân van; 38-phớt làm kín; 39-con trợt; 40-van; 41-ụ chặn; 42-lò xocân bằng; 43-nắp van; 44-miếng đệm; 45-mũ bảo vệ; 46-đệm điều chỉnh; 47-lò

xo giữ ụ chặn; 48-phớt làm kín; 49-đĩa đỡ lò xo; 50-van; 51-lò xo hồi vị; vòng chặn; 53-lò xo; 54-đai ốc điều chỉnh

52-Thân van 37 lắp với hai nắp 43 bằng mối ghép ren, trên thân van có lỗ A,

B, C Trong đó lỗ A đợc nối thông với van tổng phanh, lỗ B và C đợc nối thôngvới dòng dẫn động I và II

Trong thân có pistông lớn 39, đợc giữ ở vị trí ở giữa bằng các lò xo 53 tácdụng từ hai phía của pistông đầu pistông 39 đợc đậy kín bằng các van 40 và lò

xo van 51 Trong các nắp của thân van có các pistông nhỏ 41 đợc ép chặt lênnắp bằng các lò xo 47 Sức căng của các lò xo có thể điều chỉnh bằng các đệm

điều chỉnh 46

b Nguyên lý làm việc

Khí nén đợc dẫn từ van tổng phanh đi vào lỗ A và qua lỗ trên pistông 39,

áp lực khí nén tác dụng lên các van 40 làm các van dịch chuyển và tỳ vào cácpistông 41 Khí nén đợc dẫn qua các van 40 tới lỗ B và C để dẫn độngcác dòng I

và II (hình b)

Khi có một dòng dẫn động bị hở ( vd dòng dẫn động nối với lỗ C)

áp suất ở lỗ C giảm, làm cho pistông 39 dịch chuyển về phía lỗ C , van 40

đợc tỳ vào pistông 41 (hình c ) Lúc này lỗ A ngăn cách với lỗ C và ở phía dòngdẫn động không bị hỏng, van 40 mở nối thông lỗ A với lỗ B dẫn động khí néncho dòng không bị hỏng

π

Trong đó

d: đờng kính của van 40, d = 1,6 cm

∆p: chênh áp giữ buồng I và buồng II ∆p = 5 N/cm2

) ( 10 5 4

6 1 14 ,

Số vòng làm việc của lò xo:

lx P D

Gd

4 0

8

09 , 0 10 8 1

2

4 6

d

K D

2 , 1

, 0 14 , 3

09 , 1 2 , 1 10

10 09 , 0 8

6 4

0 3

4

cm N n

D

G d

4

2 3

π

d: đờng kính của phần thanh trợt d = 2,6 cm

∆p: độ chênh áp 5 N/cm2

) ( 5 , 26 5 4

6 , 1 14 ,