Thiết kế tính toán hệ thống phanh cho xe tải tám tấn

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục mở guốc phanh bằng xi lanh thuỷ lực1 - Chụp cao su chắn bụi; 2- Xi lanh; 3 - Mâm phanh; 4 - Lò xo; 5 - Tấm kẹp; 6 - Guốc phanh; 7 - Má phanh * Nguyên lí ho

MỤC LỤC

Trang

Mục lục 1

Lời nói đầu……… 3

Chương 1: Tổng quan về hệ thống phanh của xe ôtô……… ……… 5

1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại của hệ thống phanh……… 5

1.2 Kết cấu của một số hệ thống phanh ……… 6

1.2.1 Các dạng cơ cấu phanh……… 7

1.2.2 Các dạng dẫn động phanh……… 10

Chương 2: Lựa chọn phương án thiết kế ……… ……… 21

2.1 Chọn phương án thiết kế ……… ……… 21

2.1.1 Chọn kiểu cơ cấu phanh……… 21

2.1.2 Chọn kiểu dẫn động phanh……… 21

2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của một số cụm chi tiết chính …………24

2.2.1 Van phân phối……… 24

2.2.2 Bộ điều hòa lực phanh……… 27

2.2.3 Van hạn chế áp suất……… 29

2.2.4 Van tăng tốc……… 31

2.2.5 Bầu phanh trước……….34

2.2.6 Bầu phanh sau……….35

Chương 3: Thiết kế tính toán hệ thống phanh……….37

3.1 Thông số của xe tham khảo……… 37

3.2 Tính toán xây dựng hoạ đồ ……… 37

3.2.1 Xác định mô men cần có tại các cơ cấu phanh……… ………… 37

3.2.2 Thiết kế tính toán cơ cấu phanh……… ………….40

3.3 Tính bền cơ cấu phanh……… 49

3.3.1 Tính bền guốc phanh……… 49

3.3.2 Tính bền trống phanh……… 58

3.4 Tính dẫn động ……….……… 61

3.4.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước……… 61

3.4.2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau……… ………… 63

3.4.3 Tính toán lượng khí nén……… 69

3.4.4 Bộ điều hòa lực phanh……….73

3.4.5 Kiểm nghiệm quá trình phanh của xe khi đã trang bị bộ điều hòa 79

Chương 4: Qui trình công nghệ chế tạo chi tiết Pittông……… 89

4.1 Chức năng của pittông di trượt của bộ điều hòa lực phanh… 89

4.2 Thiết kế qui trình công nghệ gia công chi tiết pittông……… 90

4.2.1 Lập trình tự các nguyên công……… 90

4.2.2 Thiết kế nguyên công……… 90

Kết luận chung……… 102

Tài liệu tham khảo………103

LỜI NÓI ĐẦU

Ngành ôtô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dânnói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc

độ phát triển của nền kinh tế của một quốc gia Ngày nay các phương tiện vận tảingày càng phát triển hoàn thiện và hiện đại, đặc biệt là ngành ôtô đã có những vượtbậc đáng kể Các thành tựu kỹ thuật mới như điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử,

kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụngtrong ngành ôtô

Ở nước ta hiện nay, các xe ô tô đang lưu hành chủ yếu là của nước ngoài,được lắp ráp tại các nhà máy liên doanh và cũng có một phần là xe nhập cũ, các loại

xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng như chất lượng Trong các loại xetrên thì xe tải đóng một vai trò quan trọng trong việc phát triển kinh tế đất nước Xetải phục vụ chủ yếu trong các ngành khai khoáng, xây dựng,vận tải hàng hoá Vớiđặc thù của địa hình Việt Nam với 70% diện tích là đồi núi Đường xá thường làkhó khăn có nhiều dốc cao và dài, trong khi đó xe lại thường xuyên chở quá tải Do

đó yêu cầu phải có một hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn quá trình vận tải, đồngthời nâng cao được hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh

Trên cơ sở đó em được giao đề tài:

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

Nội dung đề tài bao gồm:

- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô

- Lựa chọn phương án thiết kế

- Tính toán, thiết kế hệ thống phanh

- Quy trình công nghệ gia công chi tiết pittông của bộ điều hòa lựcphanh

Đề tài được tiến hành tại bộ môn Ô tô trường Đại học Bách Khoa Hà Nội.Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em đã hoàn thànhcông việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp Em xin chân thành cảm ơn PGS.TS.NguyễnTrọng Hoan và các thầy trong bộ môn đã giúp đỡ, hướng dẫn tận tình và tạo mọiđiều kiện tốt nhất để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình.

Hà Nội, Ngày tháng năm 2009

Sinh viên thực hiện

Vũ Ngọc Anh

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI

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

- Có hiệu quả phanh cao, nghĩa là đảm bảo gia tốc phanh lớn, quãng đườngphanh nhỏ và ổn định khi phanh nhiều lần liên tục

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các cầu xe là hợp lí

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

- Dẫn động phanh có độ tin cậy, độ nhạy cao

- Tạo được cảm giác về mức độ phanh xe cho người lái thông qua lực điềukhiển phanh ( đảm bảo khả năng tùy động )

- Không có hiện tượng 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 điềukiện sử dụng

- Dễ dàng điều chỉnh và sửa chữa

1.1.3 Phân loại

a Theo công dụng

Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:

- Hệ thống phanh chính (phanh chân)

- Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

- Hệ thống phanh dự phòng

- Hệ thống phanh chậm dần

b Theo kết cấu của cơ cấu phanh

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

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh dẫn động có cường hoá

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

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

e Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh

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

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh dừng trong đó phanhchính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh dừng thường

là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc

bố trí ở các bánh xe

Việc dùng cả hai phanh, phanh chính và phanh phụ đảm bảo độ an toàn củaôtô khi chuyển động và dừng hẳn Hệ thống phanh có hai phần cơ bản đó là cơ cấuphanh và dẫn động phanh

- Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra

mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

- Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuyếch đại lực điều

khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Tuỳ theo dạng dẫn động: cơ khí, thuỷ

lực, khí nén hay kết hợp mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khácnhau Ví dụ nếu là dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và cácthanh, đòn cơ khí Nếu là dẫn động thuỷ lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp,

xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn

1.2.1 Các dạng cơ cấu phanh

a Cơ cầu phanh đĩa

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

1- Piston 2- Má phanh 3- Đĩa phanh 4- Giá cố định 5- Giá bắt

Hình 1: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố địnhLoại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xi lanhbánh xe ở hai phía của đĩa phanh Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nógắn vào các má phanh Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanhbánh xe

Khi đạp phanh, dầu từ xi lanh chính qua ống dẫn đến các xi lanh bánh xe đẩypittông mang các má phanh ép vào hai phía của đĩa phanh thực hiện phanh bánh xe

Khi thôi phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị bàn đạp phanh được trả về vịtrí ban đầu, dầu từ xi lanh bánh xe sẽ hồi trở về xi lanh chính, tách má phanh khỏiđĩa phanh kết thúc quá trình phanh

* Loại giá đỡ di động

Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một

số chốt bắt cố định với dầm cầu Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xilanh bánh xe với một pittông gắn vào một má phanh Má phanh ở phía đối diệnđược gá trực tiếp trên giá đỡ

1- Má phanh2- Đĩa phanh3- Piston4- Giá di động5- Giá dẫn hướng

Hình 2: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt ngang trên chốt nên nó

tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên lànhư nhau Khi đạp phanh dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe.Pittông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh Do tính chất của lực vàphản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lạicũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của má phanh dopittông tác dụng Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai má phanh và quá trìnhphanh bánh xe được thực hiện

* Ưu điểm của hệ thống phanh đĩa

- Lực tác dụng lên cơ cấu phanh được cân bằng nên ít bị biến dạng

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh nên má phanh mòn đều, ít phảiđiều chỉnh trong quá trình sử dụng

- Thoát nhiệt tốt trong quá trình làm việc, làm cho các bề mặt ma sát có hệ số

ma sát ổn định hơn và mômen phanh cũng ổn định hơn khi phanh liên tục

- Đảm bảo mômen phanh khi ôtô chuyển động tiến và lùi đều nhau.

- Trọng lượng, kích thước nhỏ góp phần làm giảm khối lượng không đượctreo cho ôtô

- Khe hở giữa các đĩa và má phanh nhỏ tức hành trình piston nhỏ do đó tạođiều kiện để tăng tỷ số truyền của dẫn động, mặt khác dễ dàng thực hiện điềuchỉnh tự động khe hở

- Có khả năng tự làm sạch

- Kết cấu của phanh đĩa cho phép dễ dàng thay thế các má phanh

* Nhược điểm của hệ thống phanh đĩa

- Giá thành cao

- Áp suất đạt trị số khá lớn ở trường hợp phanh nguy hiểm (5MN/m2)

- Các tấm ma sát của loại phanh này hao mòn nhanh hơn phanh trống

b Cơ cấu phanh guốc

* Cấu tạo

Hình 3: Cơ cấu phanh guốc

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

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

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

ba

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

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

5 - Tấm kẹp; 6 - Guốc phanh; 7 - Má phanh

* Nguyên lí hoạt động

Khi đạp phanh lên bàn đạp phanh, qua hệ thống đòn bẩy dẫn động sẽ làmquay cam phanh (6) đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó giữa trốngphanh và má phanh sẽ xuất hiện lực ma sát, tạo ra mô men phanh cản trở sự quaycủa bánh xe Vì vậy giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện lực phanh.Khi thôi tácdụng lên bàn đạp phanh, cam phanh (6) xoay về vị trí ban đầu, lò xo (2) sẽ kéo guốcphanh tách khỏi trống phanh Quá trình phanh kết thúc

1.2.2 Các dạng dẫn động phanh

a Dẫn động phanh cơ khí

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp.Dẫn động phanh cơ khí ít dùng để điều khiển nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảophanh đồng thời tất cả các bánh xe, vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanhkhông như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấuphanh Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng cho hệ thốngphanh chính mà sử dụng ở hệ thống phanh dừng

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

Hình 4: Cơ cấu phanh dừng

Đòn quay một đầu được liên kết bản lề với phía trên của một guốc phanh,đầu dưới liên kết với cáp dẫn động Thanh nối liên kết một đầu với đòn quay mộtđầu với guốc phanh còn lại

Khi điều khiển phanh tay thông qua hệ thống dẫn động, cáp kéo một đầu củađòn quay quay quanh liên kết bản lề với phía trên của guốc phanh bên trái Thôngqua thanh nối mà lực kéo ở đầu dây cáp sẽ chuyển thành lực đẩy từ chốt bản lề củađòn quay vào guốc phanh bên trái và lực đẩy từ thanh kéo vào điểm tựa của nó trênguốc phanh bên phải Do đó hai guốc phanh được bung ra ôm sát trống phanh thựchiện phanh bánh xe

Để điều khiển cơ cấu phanh hoạt động cũng cần phải có hệ thống dẫn động

Hệ thống dẫn động của cơ cấu phanh dừng loại này thông thường bao gồm: một cầnkéo hoặc tay kéo (hình 5.a và 5.b); các dây cáp và các đòn trung gian (5.c)

Hình 5: Dẫn động của cơ cấu phanh dừng

b Dẫn động phanh thuỷ lực

* Cấu tạo chung

Sơ đồ cấu tạo hệ thống dẫn động phanh chính bằng thuỷ lực được thể hiệntrên hình bên Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm:bàn đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh), các ống dẫn, các xi lanh công tác

Hình 6: Dẫn động phanh chính bằng thuỷ lựcDẫn động phanh thủy lực (chất lỏng chủ yếu được dùng là dầu) có ưu điểm

độ nhạy cao (do dầu không bị nén), dễ bố trí trên xe

Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theođúng yêu cầu thiết kế

Nhược điểm là lực phanh sinh ra bị hạn chế phụ thuộc vào lực tác dụng lênbàn đạp của người lái nên lực phanh sinh ra không lớn Vì vậy hệ thống phanh dẫnđộng thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ

Khi lực đẩy lên guốc phanh lớn thì áp suất thuỷ lực phải cao, do tỷ số kíchthước giữa piston ở xi lanh công tác và xi lanh chính bị hạn chế dẫn tới làm tăng lựctác dụng lên bàn đạp, vì vậy nếu muốn dùng dẫn động phanh thủy lực cho xe cỡ lớnthì phải dung thêm trợ lực

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ củamạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

3.Trợ lực chân không 4.Bàn đạp phanh

5.Xi lanh phanh sau

* Nguyên lí làm việc

Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp (4) một lực sẽ đẩy piston củaxilanh chính (2), do đó dầu được ép và áp suất dầu tăng lên trong xilanh và cácđường ống dẫn dầu, chất lỏng với áp suất lớn ở các xilanh bánh xe sẽ thắng lực lò

xo và tiến hành ép guốc phanh vào với trống phanh

Khi không phanh nữa, người lái không tác dụng vào bàn đạp, các lò xo hồi vịcủa bàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị cũng kéo guốcphanh trở về vị trí ban đầu

d Dẫn động phanh thuỷ lực hai dòng

5 Xi lanh phanh sau

I Đường dầu ra phanh trước

II Đường dầu ra phanh sau

* Nguyên lý làm việc

Khi người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh (4), sẽ tác dụng đến piston ởxilanh chính (3)làm việc, đẩy dầu vào bộ chia dòng (2), từ bộ chia dòng (2) này sẽphân chia ra hai đường dầu I và II

- Đường dầu I sẽ dẫn động các cơ cấu phanh trước

- Đường dầu II sẽ dẫn động các cơ cấu phanh sau

* So với dẫn động phanh 1 dòng thì loại dẫn dộng 2 dòng có ưu điểm là trong quá

trình sử dụng hệ thống phanh, nếu như có một đường ống nào đó bị rò rỉ hoặc bị hưhỏng thì đường ống kia vẫn hoạt động bình thường để điều khiển xe dừng Nhưng

e Dẫn động phanh bằng khí nén

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm dễ bố trí, độ nhạy cao nhưng lựcđiều khiển trên bàn đạp bị hạn chế

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn người

ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khínén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lựctác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Dẫn động phanh khí nén có ưu điểm giảm được lực điều khiển trên bàn đạpphanh, không phải sử dụng dầu phanh nhưng lại có nhược điểm là độ nhạy kém(thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực

* Cấu tạo

Hình 9: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

1 máy nén khí; 2 bầu lọc khí; 3 bộ điều chỉnh áp suất; 4 đồng hồ áp suất; 5

-bàn đạp phanh; 6 - van an toàn; 7 - bình chứa khí;

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

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

Qua sơ đồ cấu tạo của dẫn động phanh khí nén chúng ta thấy hệ thống bao gồm cácphần tử cơ bản sau:

- Máy nén khí, van áp suất và các bình chứa khí: là bộ phận cung cấp nguồn khí nén

có áp suất cao ( 0,6 - 0,7 MN/m2 ) để hệ thống phanh hoạt động

- Van phân phối: là cơ cấu phân phối khí nén từ các bình chứa khí đến các bầuphanh để tạo lực tác dụng lên cam ép thực hiện phanh các bánh xe

- Bầu phanh: thực chất là một bộ pittông xi lanh khí nén, nó là cơ cấu chấp hành cónhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam ép để thực hiệnquá trình phanh

- Cơ cấu phanh bao gồm các chi tiết cơ bản như: guốc phanh, trống phanh, mâmđĩa, lò xo hồi vị, trục cam Cụm chi tiết này được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ramômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô

* Nguyên lý hoạt động

Khi đạp lên bàn đạp phanh khí nén từ bình chứa qua van phân phối đến cácbầu phanh, qua màng phanh tác động lên ty đẩy, ty đẩy tác động lên đòn quay làmxoay cam phanh của cơ cấu phanh, ép sát guốc phanh vào trống phanh thực hiệnquá trình phanh xe

Khi nhả phanh, van phân phối khóa khí nén ngừng cấp tới các bầu phanh,nhờ các lò xo hồi vị đẩy ty đẩy về vị trí ban đầu Khí nén thoát ra ngoài khí quyểnqua van phân phối

f Dẫn động phanh khí nén một dòng

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí (1), qua van điều chỉnh áp suất (2),qua bộ lọc tách nước (3) tới bình chứa khí nén (4), sau đó khí nén được dẫn tới túctrực ở van điều khiển (10)

Khi người lái xe tác dụng vào bàn đạp phanh sẽ điều khiển mở van (10),dòng khí nén từ van (10) đi theo đường ống dẫn tới các bầu phanh để thực hiện quátrình phanh

Khi nhả bàn đạp van (10) đóng, ngắt liên hệ giữa bình chứa khí với các bầuphanh, đồng thời mở đường ống ở van (10) thông với không khí bên ngoài, khí nén

từ bầu phanh thoát ra ngoài và lò xo hồi vị kéo guốc phanh trở về vị trí ban đầu kếtthúc quá trình phanh

Khi người lái điều khiển phanh tay, bầu tích năng của các bầu phanh sau 6,8được nối thông với khí quyển qua van phanh tay 5, các lò xo tích năng được giảiphóng, thực hiện việc phanh các bánh xe cầu sau Khi muốn nhả phanh, người láigạt tay gạt của van 5 Khí nén được đưa từ bình khí 4 tới các bầu phanh tích năngcủa các bầu 6,8 ép lò xo tích năng lại , thực hiện việc nhả phanh

Hình 10: Dẫn động phanh khí nén một dòng

1 Máy nén khí; 2.Van điều áp; 3 Bộ lọc tách nước; 4 Bình chứa khí;

5.Van điều khiển phanh tay; 6,8 Bình tích năng; 7,9,12.Bầu phanh;

10 Van điều khiển; 11 Bàn đạp phanh

* Ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dòng

- Điều khiển nhẹ nhàng hơn so với hệ thống dẫn động phanh thủy lực.

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

* Nhược điểm dẫn động phanh khí nén một dòng

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

- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khá lớn,giá thành cao

g Dẫn động phanh khí nén hai dòng

* Cấu tạo

17 2

1 Máy nén khí; 2.Van điều áp; 3 Bộ lọc tách nước; 4 Van an toàn kép 5,6,18,19

Bình chứa khí; 10 Bàn đạp phanh; 11 Van phân phối;

12 Van hạn chế áp suất; 13,15,16.Bầu phanh; 14.Bộ điều hòa lực phanh;

17 Van bảo vệ; 20.Van điều khiển phanh tay;

21 Van gia tốc; 22,23 Bình tích năng

- Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí (1), qua van điều chỉnh áp suất (2),qua bộ lọc tách nước (3) qua van an toàn kép (4) và được đưa tới bình chứa (5,6 ).Van an toàn kép (4) đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động hoàn toàn độc lập vớinhau tạo thành hai nguồn cung cấp khí cho 2 dòng dẫn dộng phanh Van bảo vệ (17)

có nhiệm vụ ngắt bình chứa (18) không cho nối thông với hệ thống nếu có sự cố lọtkhí trên đường dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng

Dẫn động phanh chính gồm có 2 dòng độc lập với nhau Dòng dẫn độngphanh cầu trước bắt đầu từ bình chứa khí (6) đi qua ống dẫn (7) , qua khoang trêncủa tổng van (11), qua van hạn chế áp suất (12) tới các bầu phanh (13) Dòng dẫnđộng cầu sau đi từ bình chứa khí (5) qua ống dẫn (8), qua khoang dưới của tổng van(11), qua bộ điều hòa lực phanh (14) tới các bầu phanh (15)(16)

Chức năng phanh dừng và phanh dự phòng được thực hiện bởi một hệ thốngchung, gồm có các bình chứa khí (18)(19), van điều khiển (20), van gia tốc (21) vàcác bầu tích năng dạng lò xo (22),(23) bố trí tại các cầu sau của ôtô Nguyên lí làmviệc tương tự như đã nói ở trên cho dẫn động một dòng

* Ưu điểm của hệ thống dẫn động phanh khí nén hai dòng

Ngoài những ưu điểm dẫn động phanh khí nén một dòng thì loại dẫn động

hai dòng đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao hơn vì một trong hai dòng khí nén bị rò

rỉ thì ta vẫn có thể sử dụng dòng khí nén còn lại

* Nhượng điểm của hệ thống dẫn động phanh khí nén hai dòng

Nhược điểm dẫn động phanh khí nén hai dòng phương án này có kết cấu

phức tạp, van bảo vệ hai ngả, van phân phối hai tầng, trang thiết bị cồng kềnh hơndẫn động phanh một dòng

h Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén, trong đó phầnthuỷ lực đảm bảo cho độ nhạy của hệ thống cao, phanh cùng một lúc được tất cả cácbánh xe Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng

* Cấu tạo và nguyên lý làm việc

Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh (11) để

mở van phanh, lúc này khí nén từ bình chứa (5)(6) đi vào hệ thống qua van phânphối đến các xilanh chính

Tại xilanh chính, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (0,8 - 1 MN/m2)đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong đường ống có áp suất cao đi vào xilanhbánh xe thực hiện quá trình phanh Van an toàn kép (4) đảm bảo cho hai bình chứakhí hoạt động hoàn toàn độc lập với nhau tạo thành hai nguồn cung cấp khí cho 2dòng dẫn dộng phanh

17 2

Hình 12: Hệ thống phanh liên hợp

1 Máy nén khí; 2.Van điều áp; 3 Bộ lọc tách nước; 4 Van an toàn kép 5,6,18,19

Bình chứa khí; 7,8 các đường ống dẫn khí; 10 Bàn đạp phanh;

11 Van phân phối; 12,15.Xi lanh chính; 13,16 Xilanh công tác;

14.Bộ điều hòa lực phanh; 17 Van bảo vệ;

20.Van điều khiển phanh tay; 21 Van gia tốc;

Khi nhả phanh, khí nén ngừng cấp tới các xilanh chính, phần khí nén còn lại

và van phân phối Đồng thời với đó nhờ các lò xo hồi vị được bố trí trong từng cụmchi tiết, cơ cấu trở về vị trí ban đầu.

Trong hệ thống phanh dẫn động liên hợp, cơ cấu dẫn động là phần khí nén và cơcấu chấp hành là phần thuỷ lực, cơ cấu dẫn động thì được chia làm hai dòng riêngbiệt để điều khiển các bánh trước và sau Nếu có một trong hai dòng có sự cố thìdòng còn lại phải đảm bảo hiệu quả phanh nhất định

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

- Kết hợp được nhiều ưu điểm của hai hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén,khắc phục được nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập

Vừa tạo được lực phanh lớn ở các cơ cấu phanh, lại vừa giảm thời gian chậmtác dụng, giảm lực tác dụng lên bàn đạp phanh cho người lái

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

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp

- Khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa

- Giá thành cao

CHƯƠNG 2 LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Chọn phương án thiết kế

2.1.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa Phanhguốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một sốloại ôtô con Phanh đĩa được sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu là ởcác cơ cấu phanh trước

Do xe thiết kế là xe tải 8 tấn, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe là lớn,hơn nữa lại luôn phải làm việc trong môi trường khắc nghiệt và bụi bẩn Nếu tadùng phanh đĩa cho xe, thứ nhất: Muốn mômen phanh sinh ra tại các bánh xe lớncần có áp suất dầu rất cao để đảm bảo đủ lực dừng xe cần thiết, hoặc đường kínhpisttông trong xi lanh bánh xe phải lớn hơn so với phanh guốc, hoặc phải trang bịthêm hệ thống trợ lực Thứ hai áp suất sinh ra trên bề mặt má phanh là rất lớn, nếudùng hệ thống phanh đĩa cho xe tải thì khi phanh mô men phanh sinh ra rất lớn sẽgây nhanh mòn má phanh, hơn nữa xe lại phải làm việc trong môi trường bụi bẩn sẽlàm cho đĩa phanh bị han rỉ ( hệ thống phanh đĩa che chắn bụi rất khó, thông thườngthì không có thiết bị che chắn bụi ), và má phanh chóng mòn cho nên rất nhanh phảithay, thứ ba là giá thành của phanh đĩa lại đắt Vì vậy để đáp ứng các điều kiện làmviệc của xe tải thì cơ cấu phanh của xe nên dùng cơ cấu phanh guốc

Từ những phân tích trên, em lựa chọn dẫn động bằng khí nén cho cơ cấu thiết kế

1 Van nhả phanh sự cố; 2.Van phanh tay; 3 Máy nén khí; 4 Xilanh ngắt cung cấpnhiên liệu; 5 Bộ điều chỉnh áp suất; 6 Bộ chống đông đặc; 7 Bình khí nén;

8 Van bảo vệ 2 ngả; 9 Bình khí nén; 10 Van bảo vệ ba ngả; 11 Bình khí nén;12.Van tăng tốc; 13 Bộ điều hòa lực phanh; 14 Van hai đường dẫn;

15 Bình khínén; 16.Cảm biến tín hiệu phanh; 17 Van ngắt; 18 Đầu nối; 19.Phanh rơmooc 1 dòng; 20 Bầu phanh cầu sau; 21.Van phanh rơmooc;

22 Bình khí nén; 23.Xilanh điều tiết phanh phụ; 24.Van phân phối;

25 Van giảm áp; 26 Khóa điều khiển nút bấm; 28 Đồng hồ đo áp suất khí nén.Nguồn khí nén trong cơ cấu này là do máy nén khí cung cấp Máy nén khí 3,

Bộ điều chỉnh áp suất 5, bộ bảo hiểm chống đông đặc 6, là phần nguồn của cơ cấudẫn động, không khí được lọc sạch trong phần này rồi đi vào các phần còn lại của

cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồn tiêu thụ khác

Cơ cấu dẫn động được chia thành các nhánh độc lập, tách biệt nhau bằng cácvan bảo vệ Tác động của nhánh này không phụ thuộc vào nhánh kia

Nhánh I: dẫn động phanh chân của bánh xe trước; gồm có: van bảo vệ banhánh 10, bình khí 22, phần dưới van phân phối 24, van hạn chế áp suất 25, hai bầuphanh trước 27, đồng hồ manômét hai kim, các cơ cấu phanh trước và các ống dẫn.Ngoài ra, nhánh này còn có một ống dẫn nối phần dưới của van phân phối 24 vớivan 21 điều khiển rơ mooc

Nhánh II: dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có: van bảo vệ banhánh 10, bình khí nén 9, đồng hồ manômét 28 hai kim, phần trên của van phânphối 24, bộ điều chỉnh lực phanh 13, bốn bầu phanh 20 của cơ cấu phanh sau và cácống dẫn Ngoài ra, nhánh này còn có ống dẫn nối phần trên của van phân phối 24với van 21 điều khiển rơ mooc

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

rơ mooc, gồm có: van bảo vệ kép 8, hai bình khí 7; 11, van phanh tay 2, van tăngtốc 12, bốn binh tích năng lò xo 20, van điều khiển phanh rơ mooc 21, van điềukhiển phanh rơ mooc có dẫn động hai dòng, Bình khí 15, van điều khiển rơ mooc có

2.2 Cấu tạo và nguyên lí hoạt động của một số cụm chi tiết chính

2.2.1 Van phân phối

7

8

9

10 11

12

e

Hình 13: Van phân phối dẫn động hai dòng

1 Pittông lớn khoang dưới; 2,11 Van điều khiển; 3 Ty đẩy; 4.Phần tử đàn hồi; 5

Pittông khoang trên; 6,10.Van xả; 7,9 Van nạp ; 12 Pittông nhỏ

Van phân phối có công dụng đóng mở các van để cấp hoặc ngừng cấp khí nén đến các bầu phanh của các cơ cấu phanh theo ý muốn người điều khiển

Mỗi khoang của tổng van điều khiển một dòng dẫn động cầu trước hay cầu sau

Khoang trên có cửa vào là D được nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các bánh xe Tương tự như vậy, khoang dưới có cửa vào là

E và cửa ra là A Ngoài ra còn có một cửa thông với khí trời F chung cho cả hai khoang Mỗi khoang có một van điều khiển: Van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng

mở các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 của khoang dưới điều khiển các van nạp

9 và van xả 10

Ở trạng thái không phanh như thể hiện trên hình vẽ, các bầu phanh tại các bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở

Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đạp tới tác dụng lên pittông 5 thông qua phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống Đầu tiên, van xả 6 đóng lại không cho cửa C thông với khí trời nữa, sau đó khi pittông tiếp tục đi dich chuyển

đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí nén chờ sẵn ở cửa D đi qua van nạp, qua

khoang dưới 5 tới cửa C rồi từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Đồng thời, khí nén từ khoang trên đi qua lỗ nhỏ B xuống khoang trên pittông

1 đẩy pittông con 12 đi xuống Nhờ đó van xả 10 đóng lại, rồi van nạp 9 mở ra cho khí nén đi từ cửa E sang cửa A để đi tới các bầu phanh tại các bánh xe

Như vậy, trong trường hợp phanh bình thường như mô tả trên đây, khoang trên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, còn khoang dưới được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên Nếu khoang trên bị mất khí, không hoạt động nữa thì khi phanh, ty đẩy 3 đi xuống tác động lên con đội 8 và đẩy pittông nhỏ

12 của khoang dưới đi xuống thực hiện quá trình phanh trên một cầu còn lại

Trong trường hợp lái xe đạp phanh đột ngột thì khoang dưới cũng được điều khiển bằng ty đẩy 3 vì khí nén không kịp cấp qua lỗ B để điều khiển pittông lớn 1

Tính chép hình của tổng van được thể hiện như sau Ứng với một lực tác động Q nào đó, sau khi van nạp 7 của khoang trên mở, khí nén đi vào bên dưới pittông 5 và sau đó đi qua cửa C tới các bầu phanh tại các bánh xe Áp suất khí trong khoang dưới pittông 5 tăng dần lên cho tới khi áp lực của khí nén cùng với lực

lò xo thằng được lực điều khiển Q, nén phần tử đàn hồi 4 lại và đẩy pittông đi lên cho tới khi van nạp đóng lại Lúc này cả van nạp và van xả đều đóng, ấp suất khí nén dẫn tới các bầu phanh không tăng nữa và pittông 5 ở trạng thái cân bằng

Quá trình tương tự như vậy cũng xảy ra đối với khoang dưới Như vậy, ứng với một lực Q nhất định (tương ứng với một lực trên bàn đạp) áp suất trong dẫn động phanh chỉ có một giá trị tương ứng Nhờ vậy mà người lái có thể điều khiển được cường độ phanh theo ý muốn

* Kết cấu của van phân phối 2 dòng

21

D 22

25 24

B 26

20

17

19

C 18

13

16

14 15

A 12

9

10

8 7 6

5 4

2

27 1 3

11

Hình 14: Van phân phối hai dòng

1 Cốc nén; 2.Chốt hãm; 3.Vít chỉnh; 4 Càn kéo; 5.Nắp che; 6 Chốt quay

7 Nắp trên; 8 Ống trượt; 9.Tấm gá; 10.Vít cấy; 11.Lò xo hồi vị pittông trên;12.Van trên; 13.Lò xo hồi vị van trên; 14.Thân dưới; 15.Pittông van dưới;16.Pittông lớn; 17.Thân dưới; 18.Lò xo hồi vị pittông dưới; 19.Van dưới; 20.Ty đẩy

ba cạnh; 21.Lò xo hồi vị van dưới; 22.Bạc dẫn hướng van dưới; 23.Đệm kín;

24.Vờng phớt pittông lớn; 25.Pittông van trên; 26.Đệm đàn hồi; 27.Cốc đàn hồi; A

C.Từ bình khí đến; B Đầu ra đến cầu sau; D Ra cầu trước.

2.2.2 Bộ điều hoà lực phanh

Bộ điều hoà lực phanh dùng để tự động điều chỉnh áp suất khí nén được dẫnđến các bầu phanh của các sau của ôtô tải khi phanh.

Cấu tạo của bộ điều hoà lực phanh được trình bày dưới hình vẽ

Giữa hai phần của vỏ bộ điều hòa có bố trí màng cao su 21, pittông dưới 24

di chuyển dưới tác dụng của đòn nối 20 và ngõng trục 23, chép hình mức độ tảitrọng đặt lên cầu sau Pittông đưới có ống tựa mặt van 19 có thể di chuyển khi tảitrọng đặt lên cầu sau thay đổi Pittông trên 18 có bệ van cho van 17 có thể di chuyển

và kéo theo sự biến dạng của màng cao su 8 Nhờ bệ van của pittông 18 và van 17

di chuyển tạo nên khả năng đóng mở van

Khí nén cấp vào từ van phân phối theo cửa I , cửa II nối tới các bầu phanhchính cầu sau Khí nén cấp vào cửa I còn được đưa xuống mặt dưới của pittông 24bằng ống dẫn 1 Màng cao su 4 khi mở tạo lỗ thoát ra khí quyển

Khi phanh, khí nén từ van phân phối được dẫn đến cửa I của bộ diều chỉnh

và tác động lên phần trên của piston 18 buộc nó dịch chuyển xuống dưới Đồng thờikhí nén theo ống 1 đi vào dưới piston 24, piston này được dịch chuyển lên trên và

ép lên con đội 19 và ngõng cầu 23 ( ngõng này cùng với tay đòn 20 nằm ở vị trí phụthuộc vào giá trị của tải trọng trên cầu sau ôtô) Khi piston 18 tiếp tục dịch chuyểnxuống dưới, van 17 tách khỏi bệ van trong pittông và khí nén từ cửa I đi vào cửa II

và sau đó đến các bầu phanh chính của cầu sau Đồng thời, khí nén đi qua khe hởvòng giữa pittông 18 và ống dẫn hướng 22 vào hốc A ở bên dưới màng 21 và thândưới 3 và màng này bắt đầu tác dụng lên pittông từ phía dưới Cho tới khi tỷ lệ ápsuất ở cửa I và cửa II tương ứng với tỉ lệ diện tích tích cực của phía trên và phíadưới của pittông 18 thì pittông 18 này dừng lại và bắt đầu dich chuyển lên trên,trước khi van 17 tiếp xúc với bệ van của pittông 18

Khi tải trọng lên cầu sau giảm nhiều thì tay đòn 20 cũng như ngõng 23 hạxuống thấp, kéo theo con đội 19 và pittông 18 đi xuống, van 17 tiếp xúc với đế vanpittông 18 ngắt không cấp khí cho cửa II nữa Nếu tải trọng lên cầu sau tiếp tụcgiảm thì con đội 19 tiếp tục đi xuống mở cửa thông với khí trời, khí nén theo cửa đó

thoát ra ngoài Áp suất trong bầu phanh giảm do đó mômen phanh lên cầu sau cũnggiảm.

22

20 19 18 17

15 14 I

II III

Hình 15: Bộ điều hoà lực phanhKhi tải trọng tăng lên, tay đòn 20 cũng như ngõng 23 cũng đi lên, kéo theocon đội 19 đi lên đẩy van 17 lên mở thông van cấp khí, và đồng thời đóng cửa thôngvới khí trời Khi đó khí nén lại tiếp tục được cấp cho các bầu phanh qua cửa II

Diện tích tích cực của bề trên pittông 18 mà khí nén tác động lên khi đi vàocửa I luôn luôn bất biến Diện tích cực của bề dưới pittông 18 mà khí nén tác độngqua màng 21 đi qua cửa II thì luôn luôn thay đổi vì sự thay đổi của các vị trí tươngquan giữa gờ nghiêng 11 của pittông 18 với lò xo màng 21 Vị trí tương quan nàyphụ thuộc vào vị trí của tay đòn 20 và con đội 19 liên kết với nó qua ngõng 23 Còn

vị trí của tay đòn 20 thì phụ thuộc vào độ võng của các nhíp cầu sau, có nghĩa làphụ thuộc vào tải trọng lên cầu sau ôtô

Vì thế khi con đội 19 chiếm vị trí biên dưới (tải trọng trục tối thiểu) thì sựchênh lệch áp suất khí nén trong các cửa I và II là lớn nhất, còn khi con đội 19chiếm vị trí biên trên (tải trọng trục tối đa) thì hai áp suất này cân bằng nhau

Sự cân bằng của pittông trên và dưới luôn trong trạng thái động, nên van 17luôn đóng mở tùy theo sự thay đổi của tải trọng và của từng trạng thái cân bằng.Việc thay đổi trạng thái cân bằng này thực hiện nhờ sự khác nhau của diện tích làmviệc hai pittông khác nhau Quá trình nhấp nháy của van 17 tạo nên sự thay đổi ápsuất cấp tới bầu phanh cầu sau theo dạng biến đổi liên tục ( bởi vậy mà bộ tự độngđiều chỉnh lực phanh Kamaz thuộc loại bộ điều chỉnh áp suất biến đổi)

Bằng cách đó, bộ điều chỉnh lực phanh tự động duy trì áp suất khí nén ở cửa

II và các buồng hãm liên quan với nó ở mức độ đảm bảo cho lực phanh cần thiết tỷ

lệ với tải trọng trục tác dụng khi phanh

Khi nhả phanh áp suất ở cửa I giảm xuống Pittông 18 dưới áp lực của khínén từ cửa II tác động lên nó từ phía dưới qua màng 21 cộng thêm với lực đàn hổicủa màng này mà dịch chuyển lên trên và tách van 17 ra khỏi đế xả của con đội 19.Khí nén từ các bầu phanh chính cấu sau qua cửa II qua lỗ của con đội và cửa III đẩymép cao su 4, đi vào khí quyển

2.2.3 Van hạn chế áp suất

Van hạn chế áp suất và nhả phanh nhanh dùng trên cầu trước có nhiệm vụđảm bảo không dẫn tới bó cứng bánh xe khi phanh dưới áp suất khí nén 0.3 MPa.Điều này có nghĩa lớn với xe Kamaz hoạt động trên đường về khía cạnh ổn địnhhướng, khi bắt đầu phanh ở tốc độ xe còn cao, hoặc khi đi trên đường trơn Ngoài ravan hạn chế còn giúp xả nhanh khí nén ra khỏi bầu phanh khi nhả phanh

Cấu tạo của van hạn chế áp suất trình bày trên hình vẽ Bộ hạn chế sử dụnghai pittông: pittông nhỏ 3 (nằm dưới) và pittông lớn 2 (nằm trên), được cố định bởihai lò xo có độ cứng khác nhau, lò xo dưới 10 đỡ pittông dưới nhỏ, lò xo trên 1

cứng hơn đỡ pittông trên Các chi tiết nằm trong vỏ 8 Phía trên có đường dẫn khí I,phía dưới có cửa thoát khí III, bên cạnh là cửa II cấp khí cho bầu phanh xe.

8

7 9

10

6 5

6 đậy chặt lỗ thoát khí ra cửa III và mở thông khí nén cho bầu phanh

Khi tăng thêm áp suất đến sát giá trị 0,3 MPa, do pittông 3 có diện tích làmviệc phía dưới lớn hơn phía trên, cộng với lực đẩy của khí nén và của lò xo dướinên đã thắng lực đẩy của khí nén từ phía trên xuống, dẫn đến pittông 3 dịch chuyểnnhỏ lên trên, đóng van trên 4, bịt đường cấp khí từ cửa I sang cửa II, nhưng chưa đủ

để mở van 6, hạn chế tăng áp suất cho bầu phanh, giảm khả năng bó cứng bánh xetrước và tạo khả năng điều khiển bánh xe dẫn hướng tốt hơn

Khi làm việc ở vùng áp suất cao ( lớn hơn 0,3 MPa), pittông trên 2 dịchchuyển xuống dưới, tỳ chặt vào pittông dưới 3 và tạo thành 1 khối Như vậy có thểcoi hai pittông như một pittông liền, (pittông liền có diện tích làm việc của mặt trênlớn hơn diện tích làm việc của mặt dưới) Lúc này, cụm van đè chặt lỗ thoát khí racửa III và mở lớn cửa van 4 thông với cửa II nối tới các bầu phanh, tăng thêm áp lựccho bầu phanh.

Khi nhả phanh các pittông dịch chuyển lên, đóng van 4 và đồng thời mở van

6 Khí nén từ các bầu phanh trở về cửa II qua van 6 tới cửa III và thoát ra ngoài khíquyển Chính điều này giúp xả nhanh khí nén cho cơ cấu phanh cầu trước

2.2.4 Van tăng tốc

Dùng để rút ngắn thời gian bắt đầu dẫn động của hệ thống phanh dự phòng,

do giảm chiều dài nhánh hút khí nén vào bình tích năng lò xo và xả không khí trựctiếp qua van tăng tốc ra ngoài

Hình 17: Sơ đồ nguyên lí van gia tốc

* Nguyên lí hoạt động

Trong hệ thống dẫn động phanh khí nén, đối với mạch dẫn động phanh dừng

và phanh dự phòng có lắp thêm van gia tốc thì van gia tốc có tác dụng giảm thờigian phản ứng của hệ thống phanh khi sử dụng năng lượng đàn hồi của phanh dừng

và phanh dự phòng, bằng cách tăng tốc độ nạp và thải khí nén

Khi lắp van gia tốc vào hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng, cửa Ađược nối với van phanh điều khiển bằng tay, cửa C được nối với bình khí nén, cửa

B bầu dự phòng của bầu phanh kép

Ở trạng thái bình thường, khi chưa sử dụng phanh dừng, khí nén từ bình khícủa hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng được cấp vào cửa A đẩy pittông 5 đixuống, ép sát với đế 3, đóng van xả lại, khi pittông tiếp tục đi xuống thì đế van 2cũng đi xuống và tách khỏi mặt đế 6, mở cửa van dưới, làm cửa B thông với cửa C.Khí nén từ cửa C qua cửa B tới bầu phanh tích năng cầu sau nén lò xo tích năng lại

Khi phanh dừng hoạt động hoặc phanh gấp, khí nén từ khoang điều khiển 4(phía trên pittông 5) qua cửa thông khí của van phanh tay thoát ra ngoài khí quyểnnên áp suất khoang đó giảm Áp suất phía cửa C lớn hơn áp suất phía cửa A làmpittông 5 đi lên đến vị trí trên cùng Dưới tác dụng của lực lò xo 1 đế van 2 cũngdịch chuyển lên trên và tỳ vào mặt đế 6, đóng van nạp lại ( ngắt sự thông khí từ cửa

C sang cửa B), đồng thời cửa xả mở, thông đường khí từ cửa B đến cửa D thôngvới khí trời Khí nén từ các bầu phanh tích năng cầu sau thoát ra ngoài khí quyển,

do đó lò xo tích năng ở bầu phanh tích năng được giải phóng và ôtô được phanh.Khi nhả phanh, khí nén lại được cấp vào cửa A, vào khoang điều khiển 4 đẩypittông 5 đi xuống, đóng cửa xả 3 và mở cửa nạp 2 Khí nén lại được cấp từ cửa Csang cửa B tới các bầu phanh tích năng, nén lò xo tích năng lại Việc nhả phanhđược thực hiện

Trong mạch dẫn động phanh chính có lắp van gia tốc thì van gia tốc có tácdụng giảm thời gian tác dụng của hệ thống phanh nhờ việc giảm thời gian dẫn khítới các bát phanh cầu sau và xả không khí ở đây ra

Cửa A được nối với khoang trên của tổng van, áp suất khí trên đoạn ống này

có tác dụng đóng mở van nạp xả của van gia tốc, khí nén được dẫn đến cửa C vàqua cửa B tới các bát phanh bánh xe cầu sau

Khi chưa phanh, khí nén chưa được dẫn vào cửa A, pittông ở vị trí trên cùng,

đế van nạp hai vẫn tỳ sát vào mặt đế 6 dưới tác dụng của lò xo 9 còn van xả mởthông với khí trời (đế van 3 tách khỏi pitông 5)

Khi phanh, khí nén được dẫn từ khoang trên của tổng van vào cửa A vàokhoang điều khiển 4 làm pittông 5 dịch chuyển xuống dưới, ép sát vào đế van 3 vàđóng cửa xả lại Trong quá trình pittông 5 tiếp tục dịch chuyển xuống dưới thì đếvan 2 cũng dịch chuyển xuống dưới và tách khỏi mặt đế 6, mở cửa van dưới, khínén được dẫn từ cửa C đến cửa B vào các bầu phanh cầu sau, thực hiện việc phanhbánh xe.

Khi nhả phanh, khí cửa A thông với khí trời thông qua cửa xả khí của tổngvan, áp suất khí nén ở cửa C đẩy pittông 5 đi lên vị trí trên cùng Dưới tác dụng của

lò xo 9 đế van 2 đi lên tỳ sát vào mặt đế 6, đóng cửa van nạp lại, đồng thời mở cửa

xả ( do đế van 3 không tỳ vào pittông 5 ), xả khí nén từ các bầu phanh cầu sau rangoài khí trời, kết thúc quá trình phanh

* Kết cấu của van gia tốc

7.Pittông; 8.Tấm chắn bụi ; 9 Vòng hãm

2.2.5 Bầu phanh trước

Dùng để tạo ra năng lượng của khí nén để tác động vào cơ cấu phanh củabánh xe trước Khi phanh khí nén được dẫn vào khoang ở trên màng ngăn 2 làm chomàng ngăn dịch chuyển xuống dưới và tác động lên cần đẩy 7 của bầu phanh đẩycam trong cơ cấu phanh quay và thực hiện phanh xe

Khi nhả phanh, khí nén ngừng cấp vào khoang trên màng ngăn, do tác động của lò

xo hồi vị 4, cần đẩy và màng ngăn trở về vị trí ban đầu, không khí nén trở về vanphân phối và thoát ra ngoài khí quyển

7

5

4 3 2

Hình 19: Bầu phanh trước

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

5.Bu lông bắt bầu phanh; 7 Ty đẩy

2.2.6 Bầu phanh sau

Dùng để truyền động cho các cơ cấu phanh của bánh xe sau khi đạp phanhchân, kéo phanh dự phòng và phanh tay

Đây là dạng bầu phanh kép, gồm hai bầu phanh được ghép nối với nhau, mộtbầu phanh chính nằm ở phía dưới và bầu phanh dự phòng (kết hợp cùng phanh tay)nằm ở phía trên Bầu phanh chính có cấu tạo và nguyên lí làm việc hoàn toàn giốngvới bầu phanh đơn như đã nói ở trên

Bầu phanh dự phòng dạng xilanh pittông khí cũng được pittông chia xilanh làm haikhoang, khoang trên thông với khí trời còn khoang dưới thông với van phân phối dựphòng (van phanh tay)

Lò xo tích năng có xu hướng ép pittông và ống lồng 9 tỳ lên màng ngăn vàtấm chặn của bầu phanh chính, đẩy ty đẩy 10 quay cam ép trong cơ cấu phanh thựchiện phanh bằng năng lượng lò xo khi mất khí nén Vì vậy khi hệ thống phanh ởtrạng thái bình thường thì van phân phối dự phòng phải cấp khí nén tới cửa 4 đểpittông 5 nén lò xo lại làm cho ống tỳ không tì vào màng ngăn và tấm chặn của bầuphanh chính

1 2 3

10 11

Hình 20: Bầu phanh sau

1 Thân dưới; 2 Đĩa tỳ; 3 Màng phanh; 4 Đầu nối với van phanh tay

5 Pittông bầu tích năng; 6 Lò xo tích năng; 7 Ống nối ; 8 Ty kéo

9 Ống tỳ; 10.Ty đẩy; 11 Lò xo cônKhi phanh chân hoạt động, bầu phanh chính hoạt động bình thường giốngmột bầu phanh đơn như đã nói ở trên

Khi người lái gạt phanh tay, khí nén trong bầu tích năng được nối thông vớikhí quyển qua van gia tốc và van phanh tay, các lò xo tích năng được giải phóng,đẩy ty đẩy quay cam cam trong cơ cấu phanh, thực hiện quá trình phanh xe

CHƯƠNG 3

THIẾT KẾ TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ

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

- Trọng lượng xe không tải: 70800 N

+ Phân bố trọng lượng ra cầu trước: 33200 N + Phân bố trọng lượng ra cầu sau: 37600 N

- Trọng lượng chuyên chở hàng: 80000 N

- Trọng lượng xe khi đầy tải: 153050 N

+ Phân bố trọng lượng ra cầu trước: 43750 N+ Phân bố trọng lượng ra cầu sau: 109300 N

- Chiều dài cơ sở của xe (L): 3850 mm

- Chiều rộng cơ sở của xe (B): 2026 mm

- Chiều cao (H): 2830 mm

- Chiều cao trọng tâm (hg): 1360 mm

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

3.2 Tính toán xây dựng hoạ đồ

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

Sơ đồ tính toán và các lực tác dụng lên ôtô trong quá trình phanh thể hiệntrên hình vẽ dưới đây

Các ký hiệu sử dụng trong quá trình tính toán:

Ga – Trọng lượng toàn bộ của ôtô

G1 và G2 – Trọng lượng tác dụng lên cầu trước và cầu sau ôtô

L – Chiều dài cơ sở của ôtô

a,b,hg – Toạ độ trọng tâm của ôtô

L

g a

g a

mô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh

Ở cầu trước là: / max

g a

Ga – Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, Ga = 153050 (N)

a, b, hg – Toạ độ trọng tâm của ôtô (mm)

L G

G

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

Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh Jmax = (6  7) m/s2

Theo tiêu chuẩn thiết kế lấy: jmax= 5,8 (m/s2)

g - Gia tốc trọng trường, g = 9.81 (m/s2)

 - Hệ số bám của bánh xe với mặt đường, khi thiết kế coi điều kiện đường

là đường nhựa, khô ráo ta có  = 0,6

rbx- Bán kính lăn của bánh xe

Bán kính bánh xe tính toán: rbx=  r0

 - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp Với xe thiết kế trang bị lốp có áp suất thấp  = 0,93

Đối với xe thiết kế cơ cấu phanh sử dụng là cơ cấu phanh guốc.

0

2 1

2sin2

sin2

2cos2

1 0

0 2 2

0

2 1

sin)

cos(

2

coscos

2

Trong trường hợp dẫn động bằng khí nén, cơ cấu phanh tác động cuối cùng là cam

ép Thông thường các cam có biên dạng đối xứng nên khi tác động, các má phanhguốc trước và guốc sau có các khoảng dịch chuyển bằng nhau Trong điều kện đó,nếu các kích thước của các má phanh trước và sau giống nhau thì biến dạng củachúng cũng bằng nhau và vì vậy áp suất lên các má phanh cũng bằng nhau Điềunày chứng tỏ các phản lực từ trống phanh tác dụng lên guốc trước và sau là bằngnhau: