CHƯƠNG II THIẾT KẾ TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
2.4 Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh
Hiện tượng tự xiết trong quá trình phanh là hiện tượng khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác động lực P của truyền động lên guốc phanh.
Trong trường hợp như vậy mô men phanh đứng về phương diện mà nói sẽ tiến tới vô hạn.
22 Hiện tượng tự xiết sẽ gây ra bó cứng bánh xe, làm mất ổn định khi phanh, nhất là trong trường hợp xe tiến. Do đó trong tính toán thiết kế cần kiểm tra hiện tượng tự xiết khi xe tiến.
Để kiểm tra hiện tượng tự xiết, ta thiết lập môi quan hệ giữa mô men phanh Mp và lực ép P.
Xảy ra hiện tượng tự xiết khi:
tg
C
C
sin . cos .
Trong đó: C- là khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt quay của má phanh(mm), C=164 mm.
+) Trường hợp xe tiến: khi xe tiến về phía trước, hiện tượng tự xiết chỉ có thể xảy ra ở guốc phanh trước.
Với μ=0,3; ρt=221,1 (mm); δt=11,30
Tg φ= 164.cos (11,3)
221,1−164.sin (11,3) = 0,85 > 0.3=à
Vậy không xảy ra hiện tượng tự xiết ở bánh xe khi xe tiến.
+) Trường hợp xe lùi.
Với μ=0,3; ρs=204,7 (mm); δs=22,30
Tg φ= 164.cos (22,3)
204,7−164.sin (22,3)= 1.06 > 0.3=à Vậy không xảy ra hiện tượng tự xiết ở bánh xe khi lùi.
2.4.2 Xác định kích thước của má phanh.
Kích thước má phanh chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sát riêng áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ô tô trên diện tích toàn của các má phanh và hạn chế độ làm việc của phanh.
a) Kiểm tra công ma sát riêng.
Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô chạy với vận tốc V0 trước khi phanh.
23
400 1000 ( / )(*)
2
2 2
0 L J cm
gF
L GV
Trong đó:
G là trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải, G = 110000 (N)
V0 là tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh, chọn V0=60K m/h=16,66m/s.
g: Gia tốc trọng trường, lấy g=9,81 m/s2
F : diện tích toàn bộ của các má phanh ở tất cả các bánh xe.
Ta có công thức tính diện tích là:
0i: góc ôm má phanh thứ i
bi: bề rộng của má phanh thứ I, khảo sát thực tế bi= 160 (mm)
Rt: bán kính trống phanh, Rt = 190 mm.
Ta chọn cơ cấu phanh ở 4 bánh là như nhau, nên ta có:
) (
4 Ft Fs F trong đó: Ft là diện tích của má phanh trước.
Fs là diện tích của má phanh sau.
F 4(2.09.190.1601, 74.190.160)465728(mm2)4657(cm2) Thay vào (*) ta được:
2
110000.16, 66 2
334, 48 [L]( / ) 2.9,81.4657
L J cm
Vậy thỏa mãn điều kiện: l l 4001000(J/cm2).
Vậy má phanh chọn thỏa mãn toàn bộ năng lượng khi phanh bánh xe.
b) Kiểm tra áp suất trên bề mặt ma sát.
Khi muốn biết thời gian phục vụ của má phanh hay tuổi thọ của nó thì ta xét đến áp suất trên bề mặt ma sát dựa vào thông số q.
2 2
t 0
q Mp [q] 2MN / m **
.b.r .
m
0i t i i 1
F .r .b
24 Theo công thức (**) ta thấy khi muốn xét đến thông số q thì phụ thuộc vào góc ôm má phanh và mô men phanh sinh ra tại cơ cấu phanh vậy ta chỉ xét đến má phanh có gốc ôm lớn và chịu mô men phanh lớn.
Xét cầu trước vì cầu trước chịu mô men phanh lớn hơn cầu sau và ta xét đối với má trước chịu mô men phanh lớn hơn má sau.
Ta có: = 0,3
0 = 120 độ = 2.09 rad Rt = 190 mm; b=160mm
Với cầu trước mô men sinh ra tại một cơ cấu phanh là: Mp=6499,5 (N.m)
2
2 179467
6499,5
/ 1, 79 1,5 2, 0
0,3.0,16.0.19 .2.09 2 N m Mpa q Mpa
q
Vậy guốc phanh trước đảm bảo áp suất riêng, do đó guốc phanh sau cũng đảm bảo áp suất riêng.
c Thời gian làm việc của má phanh còn được đánh giá bằng tỉ số:
p 2 , 5 3 , 5 . 104KG / m2 F
p M
M – Khối lượng toàn bộ của ô tô, M=11000 KG
FΣ = 370272 (cm2) = 0,3702 (m2) – Tổng diện tích của bề mặt ma sát của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh
→ p = 11000
0,3702 = 2,9 KG/m2 ≤ [p]
Kết luận: Vậy giá trị p nằm trong giới hạn cho phép.
2.4.3 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh.
Trong quá trình phanh động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra môi trường không khí. Nếu nhiệt độ cơ cấu phanh lớn sẽ làm hệ số ma sát giữa má và trống giảm, dẫn đến giảm hiệu quả phanh.
Phương trình cân bằng năng lượng:
25
t
t t t
t C t F k d
V m V
g G
0 0
2 2 2
1 . . .
. 2
G: trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải.
g: gia tốc trọng trường, lấy g=9,81(m/s2).
V1,V2: tốc độ đầu và cuối khi phanh.
mt: khối lượng của các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng.
(khối lượng mỗi tang trống =4 KG).
C: nhiệt dung riêng của các chi tiết bị nung nóng, (C=500J/Kg.độ).
t0: sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trường không khí.
Ft: diện tích làm mát của trống phanh.
kt: hệ số truyền nhiệt giữa trống phanh và không khí.
t: thời gian phanh.
Trong công thức trên số hạng thứ nhất là phần năng lượng làm nung nóng trống phanh; số hạng thứ hai là phần năng lượng truyền ra ngoài không khí. Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua. Do đó ta có thể xác định được sự tăng nhiệt độ của trống phanh như sau:
0 2
2 2 0 1
. 15 . . 2
)
.(
gm C V V t G
t
Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với V1=30km/h=8,3(m/s) cho đến khi xe dừng hẳn V2=0 ta có:
2
0 11000.8,3 0 0
9, 65 15 2.9,81.8.500
t ( Với mt = 8 Kg).
Vậy đảm bảo nhiệt độ làm việc của má phanh.