Thiết kế tính toán ôtô thiết kế tính toán hệ thống phanh

Hơn nữa, đây sẽ là nguồn tài liệu có tích chất tham khảo rất hiệu quả nhằm phát huy khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn và nâng cao kỹ năng thực hành cho việc dạy và học của giáo v

MỞ ĐẦUMục tiêu chọn đề tài :

Ngày nay, nền kinh tế xã hội phát triển mạnh mẽ, nhu cầu di chuyển đi lại tăng cao, Ôtô là phương tiện tham gia lưu thông trên đường bộ có số luợng lớn Khi đời sống ngày một nâng cao thì yêu cầu về an toàn cho người và phuơng tiện cũng phải nâng cao và mộttrong những cơ cấu đảm bảo sự an toàn trên ôtô là hệ thống phanh

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn cần phải quan tâm Ở nước ta những năm gần đây số vụ tai nạn và số người chết do tai nạn là rất lớn Theo thống kê của các nước thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60-70% do con người gây ra, 10-15% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và 20-30% do đường xá xấu Trong nguyên nhân hư hỏng do máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên được thống kê như sau: Phanh chân 52,2-74,4%, phanh tay 4,9-16,1%, lái 4,9-19,2%, chiếu sáng 2,3-8,7%, bánh xe 2,5-10%, các hư hỏng khác 2-18,2%

Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây lên Chính vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càngđược cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêmngặt và chặt chẽ

Trên ôtô có trang bị hệ thống phanh nhằm mục đích giảm vận tốc hoặc dừng hẳn khi cần thiết Lúc đó người lái giảm lượng nhiên liệu cung cấp vào động cơ, đồng thời phanh để hãm xe lại Nhờ có hệ thống phanh mà người lái có thể nâng cao vận tốc

chuyển động trung bình của ôtô và đảm bảo an toàn khi chuyển động Do vận tốc chuyển động ngày càng cao cho nên việc đi sâu nghiên cứu để hoàn thiện sự làm việc của hệ thống phanh nhằm đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô ngày càng cấp thiết

Chính vì thế, em đã chọn đề tài “Thiết kế tính toán hệ thống phanh” để tìm hiểu nghiên cứu về kết cấu cơ bản của hệ thống phanh, thiết kế tính toán hệ thống phanh cho một loại xe cụ thể Đây chính là cách để em có thể áp dụng những kiến thức từ môn học

“Thiết kế tính toán ôtô” vào thực tế.

Ý nghĩa của đề tài

Đề tài sau khi hoàn thành sẽ giúp cho sinh viên củng cố kiến thức, tổng hợp và nâng cao những kiến thức chuyên ngành cũng như những kiến thức cơ sở ngành có liên

quan.Hơn nữa, đây cũng là dịp để tạo điều kiện cho sinh viên được đi sâu tìm hiểu những vấn đề cụ thể mà chuyên môn đặt ra khi còn trong ghế nhà trường, cũng như khi ra ngoài thực tế.Điều này cũng chính là thực hiện nhiệm vụ và mục tiêu mà Đảng và Nhà nứơc đã

đề ra cho sự nghiệp giáo dục và đào tạo

Từ những kết quả thu đựơc sẽ cho ta những thông số, tài liệu có tính hệ thống về hệ thống phanh trên ôtô Đây sẽ là cơ sở để đánh giá, phân tích, thiết kế tính toán về hệ thống phanh của một loại xe cụ thể Hơn nữa, đây sẽ là nguồn tài liệu có tích chất tham khảo rất hiệu quả nhằm phát huy khả năng vận dụng lý thuyết vào thực tiễn và nâng cao kỹ năng thực hành cho việc dạy và học của giáo viên và sinh viên chuyên ngành Cơ khí Động lực nói chung.

Nhiệm vụ của đề tài

Đề tài phải phân tích được kết cấu, nguyên lý làm việc của các cơ cấu, bộ phận trong

hệ thống phanh, thiết kế tính toán các thông số của hệ thống phanh cho một loại xe cụ thể

Các bước thực hiện:

- Tìm hiểu chung về hệ thống phanh

- Tính chọn các thông số kết cấu cơ bản của hệ thống phanh

- Tính mô men phanh sinh ra tại các cơ cấu phanh

- Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh và đĩa phanh

- Tính bền một số chi tiết chính trong hệ thống phanh

- Xây dựng bản vẽ thiết kế cơ cấu phanh bánh xe và bản vẽ chi tiết thiết kế

NỘI DUNG

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ

1.1 Công dụng, yêu cầu và phân loại

1.1.1 Công dụng

Hệ thống phanh là một hệ thống an toàn được trang bị trên ôtô dùng để làm dừng hẳn sự chuyển dộng của ôtô hoặc làm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho ôtô dừng được trên đường có độ dốc nhất định, chất lượng của hệ thống phanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô Hệ thống hãm ôtô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh được những tai nạn xảy ra trên đường

+ Thời gian phanh ít nhất

+ Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh

- Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái

- Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ

- Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết

- Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát cao và ổn định

- Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở

cơ cấu phanh

- Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

- Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng

- Phanh chân và phanh taylàm việc độc lập không ảnh hưởng lẫn nhau Phanh tay có thể thay thế phanh chân khi phanh chân có sự cố, đảm bảo chức năng dự phòng

1.1.3 Phân loại

- Phân loại theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân va phanh tay.- Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh ở trục truyền động (sau hộp số)

- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa

- Phân theo phương thức dẫn động có: Dẫn động phanh bằng cơ khí, chất lỏng, khí nén hoặc liên hợp

1.2 Kết cấu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanh chính

thường là phanh bánh xe ( phanh chân ) còn phanh phụ 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 chính và phụ bảo đảm cho độ an toàn ôtô khi chuyển động

và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó là cơ cấu phanh và dẫn động

phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mômen phanh cần thiết và nâng cao tính ổn định trong quá trình sử dụng Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh

xe ôtô

Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các gốc phanh bố trí bên trong được sử dụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh còn phải đảm bảo yêu cầu sau, như mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (như tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trường)

1.2.1.1 Cơ cấu phanh guốc

7

Cơ cấu phanh trống gồm có trống phanh quay cùng với các bánh xe, các guốc phanhlắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má phanh, một đầu củaguốc phanh quay quanh chốt tựa, đầu còn lại tỳ vào piston của xilanh công tác nếu là dẫnđộng thuỷ lực, hoặc là cam ép nếu là dẫn động khí nén Trong trường hợp dẫn động thuỷlực áp suất chất lỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vàotang trống thực hiện quá trình phanh Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lựctrên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động làm quay cam đẩy các guốc phanh ép vào tangtrống Khe hở giữa các guốc phanh được điều chỉnh thường xuyên trong quá trình sửdụng.Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong đó có các phươngpháp điều chỉnh tự động.

Phanh trống có nhiều loại khác nhau tuỳ thuộc vào sự kết hợp của hai guốc phanh

và mục đích sử dụng

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục: Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm

một mâm phanh được bắt cố định trên dầm cầu Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định

để lắp ráp đầu dưới của hai guốc phanh.Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạc lệch tâm

để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dưới Đầu trên của hai guốcphanh được lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép hoặc với piston xilanh Khe hởphía trên của má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng haicam lệch tâm Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát Các tấm này có thể dài liên tụchoặc phân thành một số đoạn

Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm: Trên mâm phanh bố trí guốc phanh, hai xilanh

bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng nhau qua tâm Mỗiguốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điềuchỉnh khe hở phía dưới của má phanh và trống phanh Một phía củaguốc phanh luôn tìvào piston của xilanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh Khe hở phía trên giữa má phanh vàtrống phanh được điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong piston củaxilanh bánh xe Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thuỷ lực vàđược bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ.Bố trí sao cho khi ôtô chuyểnđộng tiến thì cả hai guốc phanh đều là guốc xiết còn khi lùi lại trở thành hai guốcnhả.Như vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ tuy nhiên thời gian lùi ôtôrất ít và tốc độ rất chậm nên không cần lực phanh hay mômen phanh lớn

Cơ cấu phanh tự cường hoá: Cơ cấu phanh tự cường hoá có hai guốc tựa trên haixilanh công tác, khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng

lên guốc phanh thứ hai làm tăng hiệu quả phanh vì lực ép từ dầu có áp suất đẩy cả hai đầu

ép sát vào tang trống Tuy nhiên do sử dụng hai xilanh công tác và piston có khả năng tựdịch chuyển lên piston này có khả năng ảnh hưởng đến piston bên kia Kết cấu phanh dễgây lên dao động mômen phanh ảnh hưởng xấu đến chất lượng ổn định chuyển động

1.2.1.2 Cơ cấu phanh loại đĩa

Phanh đĩa thường được sử dụng phổ biến trên các xe có vận tốc cao, đặc biệt haygặp ở cầu trước Phanh đĩa ngày nay được sử dụng rộng dãi cho cả cầu trước và cầu sau

vì nó mang nhiều ưu điểm:

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn, tổng khối lượng các chi tiết không treonhỏ, nâng cao tính êm dịu và bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường dễ dàng

- Dễ dàng trong sủa chữa và thay thế tấm ma sát

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điềunày gúp cho các bánh xe làm việc ổn định nhất là ở tốc độ cao

- Dễ dàng bố trí cơ cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh

Tuy có nhiều ưu điểm hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống nhưng cơ cấu phanhđĩa vẫn tồn tại nhược điểm là cơ cấu phanh khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì phanhđĩa không che chắn kín hoàn toàn do vậy ở các xe có tính việt dã cao không dùng cơ cấuloại này

Hình 1.2: Cấu tạo phanh đĩa

4

5 3

Nguyên lý hoạt động: Phanh đĩa đẩy piston bằng áp suất thuỷ lực truyền qua đường

dẫn dầu phanh từ xilanh chính làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên rôto phanh đĩalàm cho bãnh xe dừng lại

Trong quá trình phanh do má phanh và rôto phanh ma sát phát sinh nhiệt nhưng dorôto phanh và than phanh để hở lên nhiệt dễ dàng triệt tiêu

Phân loại càng phanh đĩa

Loại càng phanh cố định ( loại đĩa quay - loại hở ): gồm hai xilanh công tác đặt haibên, số xilanh có thể là bốn đặt đối xứng nhau hoặc ba xilanh trong đó hai xilanh bé mộtbên và một xilanh lớn một bên

Loại càng phanh di động ( loạivỏ quay - loại kín ): sử dụng một xilanh, giá đỡxilanh được di động trên trục dẫn hướng Khi phanh má phanh bị đẩy càng phanh trượttheo chiều ngược lại và đẩy rôto phanh từ cả hai bên Cấu tạo bao gồm:

1.2.1.3 Phanh dừng (phanh tay)

Hinh 1.3: Phanh tay kiểu tang trống

1 Má phanh 2 Tang trống 3 Chốt lệch tâm 4.Trục thứ cấp hộp số

5 Lò xo hồi vị 6 Trục quả đào 7.Vành rẻ quat 8 Ti

9 Cần 10 Răng rẻ quạt 11 Tay hãm 12 Tay kéo phanh

Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh hay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí Hình 1.3 là hình vẽ của cơ cấu phanh dừng kiểu tang trống được lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp số phanh dừng tác động lên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng cơ hí và điều khiển bằng tay, cũng có loại dẫn động bằng khí nén và lò xo

1.2.2 Dẫn động phanh

1.2.2.1 Dẫn động cơ khí

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp Dẫn động

cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh vì nó khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững của các thanh dẫn động phanh khôngnhư nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa các cơ cấu Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ sử dụng ở

hệ thống phanh dừng

Hình 1.4: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp.

1 Tay phanh 5 Trục 8,9 Dây cáp dẫn động phanh

2 Thanh dẫn 6 Thanh kéo 10 Giá

3 Con lăn dây cáp 7 Thanh cân bằng 11,13 Mâm phanh

4 Dây cáp 12 Xilanh phanh bánh xe

Nguyên lý làm việc: Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 được truyền qua dây

cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốc phanh, vị trí của cần phanh tay 1 được định vị bằng cá hãm trên thanh răng 2

- Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài

- Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lực không cao, thời gian phanh lớn

1.2.2.2 Phanh dẫn động thuỷ lực

Dẫn động phanh thuỷ lực được áp dụng rộng rãi trên hệ thống phanh chính của các loại ô tô du lịch, trên ô tô vận tải nhỏ và trung bình Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng trên bàn đạp đến cơ cấu phanh làm cho các guốc phanh bung

ra nhằm thực hiện quá trình phanh, ở phanh dầu chất lỏng được sử dụng để truyền dẫn lực tác dụng nêu trên Đặc điểm quan trọng của dẫn động phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc vì áp suất trong đường ống chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào các trống phanh

Dẫn động phanh dầu có các ưu điểm sau:

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

- Có hiệu suất cao

- Độ nhậy tốt

- Kết cấu đơn giản

- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu

a Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng

2 Xilanh chính 4 Cơ cấu phanh

Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đẩy

piston của xi lanh chính 2, do đó đều được ép và áp suất dầu tăng lên trong xilanh và các đường ống dẫn dầu 3 chất lỏng với áp suất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽ thắng lực của lò

xo và tiến hành ép guốc vào trống phanh Khi không phanh nữa người lái không tác dụng voà bàn đạp các lò xo hồi vị của bàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị kéo guốc phanh vào vị trí cũ

b Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng:

Hình 1.6: Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng

1 Bàn đạp phanh 4 ống dẫn dầu

2 Bình đầu phanh 5 Cơ cấu phanh bánh sau

3 Xilanh phanh chính 6 Cơ cấu phanh bánh trước

Do hai dòng hoạt động độc lập nên xilanh chính phải có hai ngăn độc lập do đó khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn còn tác dụng Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế

c Xi lanh chính loại kép

Hình 1.7.Xi lanh phanh chính loại kép

1.Thanh đẩy 2.Piston số 1 3.Lò xo hồi vị

4.Buồng áp suất số1 5.Piston số 2 6.Lò xo hồi vị

7.Buồng áp suất số 2 8.Cửa bù số 1 9.Của bù số 2

10.Bình dầu phanh 21 Van ra sau piston 1

22 Van ra sau piston 2

Nguyên lý làm việc :

Quá trình phanh : Khi đạp bàn đạp phanh, thanh đẩy cảu bàn đạp tác dụng trực tiếp vào piston số 1, do áp suất dầu ở hai buồng áp suất cân bằng nên áp lực dầu phía truớc piston số 1 sẽ tạo áp lực đẩy piston số 2 cùng chuyển động Khi cuppen của piston số 1

và 2 bắt đầu đóng các của bù thì áp suất phía truớc chúng tăng dần và áp suất phía sau chúng giảm dần Phía truớc dầu được nén còn phía sau chúng dầu được điền đầy theo cửa nạp Khi tới một áp suất nhất định thì áp suất dầu sẽ thắng sức căng của lò xo van haichiều bố trí ở hai đầu ra của hai van và đi đến các xilanh phanh bánh xe thông qua các đường ống dẫn bằng kim loại đẻ thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh : do tác dụng của lò xo hồi vị piston sẽ đẩy chúng ngược chở lại, lúc

đó áp suất dầu ở phía trước hai piston giảm nhanh, cuppen của hai piston lúc này cụp xuống, dầu từ phía sau hai cuppen sẽ đi tới phía truớc của hai piston Khi hai cuppen của hai piston bắt đầu mở cửa bù thì dầu từ trên bình chứa đi qua cửa bù điền đầy vào hai khoang phía trước hai piston cấp để cân bằng áp suất giữa các buồng trong xi lanh Lúc này quá trình phanh trở về trạng thái ban đầu

d Bộ chia dòng:

Hình 1.8: Bộ chia dòng

1 Piston 2 Đầu nối tới dòng sau

3 Đầu nối tới dòng trước 4 Từ xy lanh chính tới

Khi phanh chất lỏng tư xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tác dụng lên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đến khi cân bằng với áp suất trong khoang, khi xẩy ra hư hỏng ở một dong nào đó thì còn thứ II vẫn làm việc bìnhthường xong hiệu quả phanh của cả xe có giảm và người lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng.

1.2.2.2 Dẫn động phanh khí nén (Còn gọi là phanh hơi)

Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn và trung bình, đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng năng lượng của khí nén, lựccủa người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà giảm được sức laođộng của người lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể làmột dòng hoặc 2 dòng

* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 1.9: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi

1: Máy nén khí 2: Bình chứa 3: Van phân phối

4: Bầu phanh 5: ống dẫn hơi 6: Bàn đạp phanh

7: Đồng hồ kiểm tra áp suất

Nguyên lý: Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở

cho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiến hành phanh.Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với đường ống dẫn và mở đường ống của bầu phanh thông với không khí bên ngoài, khí nén thoát ra ngoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh

* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo được lực phanh lớn.

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô

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

* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén

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

- Thời gian tác động trễ lớn

1.2.2.3 Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó phần thuỷ lực

có kết cấu nhỏ gọn và trọng lượng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độ nhậy của hệ thống cao, phanh cùng 1 lúc được tất cả các bánh xe phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng vàkhả năng huy động, điều khiển phanh rơmoóc

Dẫn động phanh liên hợp thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn và áp dụng cho xe nhiều cầu như: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320…

Hình 1.10: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô URAL-4320

1: Máy nén khí 2: Bộ điều chỉnh áp suất 3: Van bảo vệ 2 ngả 4: Van bảo vệ 1 ngả 5: Bình chứa khí nén 6: Phanh tay

7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc 8: Van tách

9: Đầu nối 10: Đồng hồ áp suất 11: Tổng van phanh 12: Xy lanh khí nén 13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe

14: Đầu nối phân nhánh 15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh

* Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp

phanh 16 để mở van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van phanh vào cơ cấu

Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suất cao như các đường ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van bảo vệ 2 ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng không hỏng

Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động là phần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì được chia làm hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trước và sau

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

- Kết hợp được nhiều ưu điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắc phục được những nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập

* 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,

rất khó khăn khi bảo dưỡng sửa chữa

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấu dẫn động khí nén

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

- Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không của động cơ

và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp phanh.Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làmviệc nhờ động cơ

- Bộ trợ lực thuỷ lực dùng một bơm có môtơ để tạo ra một áp suất thuỷ lực đủ lớn

để giảm lực đạp phanh cần thiết.

a, Bộ trợ lực chân không

Cấu tạo.

Hoạt động :Hầu hết bộ trợ lực chân không có ba trạng thái hoạt động là: nhả phanh,

đạp phanh và duy trì phanh Những trạng thái này được xác định bởi độ lớn của áp suấttrên thanh đẩy

Khi không phanh:

Thanh đẩy xilanh.

Van chân không.

Màngngănn Piston trợ lực.

Van điều khiển.

Lọc khí nạp.

Thanh đẩy bàn đạp

Chân không.

Hình 1.11: Sơ đồ cấu tạo bộ trợ lực chân không

Cửa chân không (mở)

Cửa khí quyển (đóng)

Hình 1.12: Hoạt động của bộ trợ lực chân không (khi không phanh)

Khi không đạp phanh, cửa chân không mở và cửa không khí đóng Áp suất giữa haibuông A và B cân bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy piston về bên phải, không có áp suất trênthanh đẩy.

Cửa chân

không(đóng)

Buồng A Buồng B

Hình 1.13: Hoạt động của bộ trợ lực chân không (khi đạp phanh)

Cửa khí quyển (đóng)

Hình 1.14: Hoạt động của bộ trợ lực chân không (khi giữ phanh)

Ở trạng thái giữ phanh, cả hai cửa đều đóng, do đó áp suất ở phía phải của màng

không đổi, áp suất trong hệ thống được duy trì.

Khi nhả phanh lò xo hồi vị đẩy piston và màng ngăn về vị trí ban đầu Trong trườnghợp bộ trợ lực bị hỏng, lúc này cần đẩy sẽ làm việc như một trục liền Do đó khi phanhngười lái cần phải tác động một lực lớn hơn để thắng lực đẩy của lò xo và lực ma sát của

cơ cấu

b, Bộ trợ lực thuỷ lực.

Bộ trợ lực thuỷ lực gồm có xilanh chính, bộ chấp hành phanh, bình chứa, bơm, môtơ bơm và bộ tích năng

Hình 1.15: Cấu tạo bộ trợ lực thuỷ lực

Xilanh phanh chính và bộ trợ lực phanh :

tâm

Phần bộ trợ lực phanh, 2 Phần của xi lanh chính, 3 Phần của bộ điều chỉnh

Hình 1.16: Xilanh chính và bộ trợ lực phanh

Piston tăng lực Piston bộ điều

chỉnh Đĩa phản lực

Cần phản lực Lò xo phản hồi

- Phần của bộ trợ lực phanh gồm có một cần điều khiển, piston lực và buồng của bộ trợ lực.

- Phần của xi lanh chính gồm piston của xilanh chính, lò xo phản hồi và van trung tâm

- Phần của bộ điều chỉnh gồm có piston của bộ điều chỉnh, lò xo phản hồi, van trượtkiểu piston, cần phản lực và đĩa phản lực bằng cao su

Chương II : LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ :

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

là ở cơ cấu phanh trước

Do xe thiết kế có tải trọng khi toàn lớn: G = 5995 KG,tốc độ chuyển độngcủa xe cao, trọng lượng xe khi đầy tải phân ra cầu trước và cầu sau là khác nhau

Để đạt được hiệu quả cao khi phanh ta chọn thiết kế phanh guốc tang trống cho cảhai cơ cấu phanh bánh sau và cơ cấu phanh bánh trước

Đối với cơ cấu phanh guốc tuỳ theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh khác nhau mặc dù kích thước các guốc phanh như nhau Loại phanhguốc đối xứng đạt được hiệu quả cao khi phanh và dễ chế tạo nên được chọn để thiết kế Dẫn động phanh bằng dầu thủy lực

b Ưu và khuyết điểm phanh guốc:

+ Ưu điểm của phanh guốc:

-Dễ bố trí phanh dừng xe

-Dùng lực nhỏ khi phanh (ở cơ cấu phanh loại bơi) nên ở một số loại xe nhỏ không cần

bộ trợ lực

+ Khuyết điểm:

-Có nhiều chi tiết và cần sự điều chỉnh phức tạp

-Thắng dễ bị dính hoặc trượt khi có thay đổi nhỏ trong cụm phanh, làm xe bị đâm lệch một bên khi phanh

Hoạt động

Khi phanh người điều khiển tác động một lực vào hệ thống dẫn thủy lực, truyền lực này tới xi lanh nằm bên trong Moayơ, đẩy pist tông ra, tác động vào guốc phanh, ép má phanh chặt vào trống phanh

Khi trống phanh quay, guốc phía trước (gọi là guốc dẫn động, sơ cấp) được kích hoạt và kéo chặt vào trống phanh, guốc phía sau (guốc bị dẫn, thứ cấp) bị đẩy dang ra hay bị khử kích hoạt Loại phanh sử dụng guốc dẫn động và bị dẫn thường được gọi là phanh không trợ động.

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

3.1.Các thông số cơ bản cho trước của xe.

a Thông số đã cho của xe

Bảng.các thông số đã cho ng.các thông s ã cho ố đã cho đã cho

TT Các thông số xe Giá trị

1 Công suất lớn nhất/ số vòng quay 75kW/3200(vòng/phút)

2 Chiều dài - chiều rộng cơ sở của xe 3390 - 1650(mm)

Theo tài liệu [III] Trang139:

Đối với ô tô tải thông thường tải trọng phân bố ra các cầu như sau :

Cầu trước : =(0,25-0,3)G

Cầu sau : =(0,7-0,75)G

- Tải trọng phân bố ra các cầu của ôtô

+ Tải trọng phân ra cầu trước bằng 30% tải trọng đầy tải của xe

G1 = 0,30.G = 0,3 5995 = 1798 (KG)+ Tải trọng phân ra cầu sau bằng 70% tải trọng đầy tải của xe

Theo tài liệu [II] Trang 4:

- Gia tốc chậm dần cực đại của ô tô khi phanh:

jmax = 6 (m/s2)

3.2 Xác định các thông số cơ bản

3.2.1 Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh

a Cơ cấu phanh trước

Mô men sinh ra trên mỗi cơ cấu phanh ở bánh xe cầu trước:

Theo tài liệu [II]Trang 4:

M’

g

r g

h j b L

G

).

.(

2

b = 1,017 (mm) – khoảng cách từ trọng tâm đến trục bánh xe cầu sau của ôtô

jmax= 6 (m/s2) – gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

 = 0,7 – hệ số bám của bánh xe với mặt đường

rbx = 0,368(m) – bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Thay các thông số vào công thức ta được:

M’

g

r g

h j b L

G

).

(

2

max



 = ) 0 , 7 0 , 368

81 , 9

5 , 0 6 017 , 1 ( 39 , 3 2

5995

b Cơ cấu phanh sau

Mô men phanh sinh ra trên mỗi cơ cấu phanh ở bánh xe cầu sau :

Theo tài liệu [II]Trang 4:

M’’

r g

h j a L

G

).

(

a = 2,373 (m) –khoảng cách từ trọng tâm xe đến trục bánh xe cầu trướcThay các thông số vào công thức ta được:

M’’

p = ) 0 , 7 0 , 368

81 , 9

5 , 0 6 373 , 2 ( 39 , 3 2

5995

3.2.2 Xác định lực phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh

Lực phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh của cầu trước và cầu sau:

Theo tài liệu [III]Trang 270:

Pp =

bx

p

r M

Pp = 2 P’

1 + 2 P’’

2 = 2.818 + 2.1277= 4190(KG)

 Kiểm nghiệm phanh theo điều kiện bám

Xét theo điều kiện bám thì lực phanh phải nhỏ hơn hoặc bằng lực bám tức là ta có:

Pp ≤ P = G. = 5995.0,7 = 4196,5 KG

Suy ra: Pp = 4190 (KG) < 4196.5 (KG) vậy lực phanh sinh ra trên toàn bộ xe thỏamãn điều kiện bám

3.2.3 Xác định các thông số cơ bản của hệ thống phanh

a Xác định góc tạo bởi lực hướng tâm N với trục X-X (góc  )

- Góc  là góc tạo bởi lực hướng tâm N với trục X-X :

Theo tài liệu [II] Trang 6 :

tg =

2 1

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

 Tính  1 cho cơ cấu phanh trước

Theo tài liệu [II] Trang 7 :

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

268 sin 28 sin 14 , 3 180

120 2

268 cos 28

 Tính  2 cho cơ cấu phanh sau

 =  1 '+ o' = 1000 + 160 = 1160

Thay các thông số vào công thức (3) ta được:

tg 2 =

' 2 '

1 '

' 2 '

1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

232 sin 32 sin 14 , 3 180

110 2

232 cos 32

b Xác định bán kính điểm đặt lực 

Theo tài liệu [II] Trang 7:

- Bán kính  là bán kính xác định điểm đặt lực tổng hợp R tác sụng lên guốc phanh

và được xác định theo công thức:

 =

0 2

1 0

0 2 2 0

2 1

sin ).

cos(

2 sin

) cos (cos

2

rt - bán kính tang trống