ĐỒ án môn học TÍNH TOÁN THIẾT kế ô tô THIẾT kế hệ THỐNG PHANH CHO ô tô

PHÂN TÍCH CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Công dụng, phân loại yêu cầu hệ thống phanh

- Hệ thống phanh ô tô có công dụng giảm vận tốc của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn.

- Giữ xe lâu dài trên đường, đặc biệt là trên đường dốc.

- Trên máy kéo hoặc trên một số xe chuyên dụng hệ thống phanh còn được kết hợp với hệ thống lái dùng để quay vòng xe.

Hệ thống phanh trên ô tô cần đảm bảo các yêu cầu cơ bản sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất, khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm.

Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi là yếu tố quan trọng, với lực tác dụng lên bàn đạp hoặc cần kéo điều khiển được thiết kế phù hợp với khả năng thực hiện liên tục của con người.

- Đảm bảo sự ổn định của ô tô và phanh êm dịu trong mọi trường hợp.

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh.

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng.

- Hạn chế tối đa hiện tượng trượt lết bánh xe khi phanh với các cường độ lực bàn đạp khác nhau.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail 7 com

- Có khả năng giữ ô tô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên nền đường dốc.

Để đảm bảo độ tin cậy của hệ thống phanh trong các tình huống sử dụng thực tế, cần thiết phải duy trì hiệu suất ngay cả khi có sự cố xảy ra với một phần của hệ thống điều khiển.

* Theo đặc điểm điều khiển

- Phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe chuyển động, hoặc dừng hẳn xe.

- Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng.

Phanh bổ trợ, bao gồm phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ, được sử dụng để tiêu hao một phần động năng của ôtô trong các tình huống cần phanh lâu dài, chẳng hạn như khi phanh trên dốc dài.

* Theo kết cấu của cơ cấu phanh

- Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau

- Cơ cấu phanh có chốt tựa khác phía và lực tác dụng lên guốc phanh bằng nhau

- Cơ cấu phanh có chốt tựa một phía và lực chuyển dịch của các guốc phanh bằng nhau

- Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực

- Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: cơ khí, thủy lực, khí nén, …

* Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ôtô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

- Bộ điều chỉnh lực phanh (bộ điều hòa lực phanh)

- Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS)

Hệ thống phanh ABS có thể được trang bị các liên hợp điều chỉnh như hạn chế trượt quay và ổn định động học, giúp nâng cao khả năng cơ động và ổn định của ô tô khi không sử dụng phanh.

Phân tích kết cấu chung của hệ thống phanh

1.2.1Hệ thống phanh thủy lực

Hệ thống phanh hoạt động dựa trên phương pháp truyền năng lượng thủy tĩnh với áp suất từ 60 đến 120 bar Khi người lái đạp bàn đạp phanh, áp suất được tạo ra trong xilanh chính, dẫn đến việc chất lỏng (dầu phanh) được chuyển qua các đường ống tới các xilanh bánh xe Dưới áp suất dầu, các pit tông trong xilanh tạo ra lực ép má phanh vào tang trống hoặc đĩa phanh, từ đó thực hiện quá trình phanh cho các bánh xe.

Dẫn động phanh thủy lực mang lại nhiều ưu điểm như phanh êm dịu, dễ dàng bố trí và độ nhạy cao nhờ vào việc dầu không bị nén Tuy nhiên, nhược điểm lớn nhất của hệ thống này là tỉ số truyền không cao, dẫn đến việc không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Do đó, hệ thống dẫn động phanh thủy lực thường được sử dụng trên ô tô con và ô tô tải nhỏ.

Hệ thống phanh dẫn động một dòng sử dụng một xilanh chính để cung cấp dầu cho tất cả các xilanh bánh xe Tuy nhiên, nếu có bất kỳ sự cố nào xảy ra như rò rỉ dầu, áp suất trong hệ thống sẽ giảm và dẫn đến việc tất cả các bánh xe mất phanh Mặc dù cấu trúc của hệ thống phanh một dòng đơn giản, nhưng độ an toàn không cao Do đó, hiện nay, ô tô thường được trang bị hệ thống phanh với ít nhất hai dòng phanh độc lập để nâng cao tính an toàn.

Hình 1.17 Dẫn động một dòng

Hệ thống dẫn động hai dòng được minh họa trong hình dưới đây, với sự tách dòng diễn ra tại xilanh chính Khi bàn đạp được tác động vào xilanh chính (gồm hai buồng nối tiếp), hệ thống tạo ra hai dòng cung cấp chất lỏng đến bánh xe Trong trường hợp có sự cố rò rỉ dầu ở một trong hai dòng, dòng còn lại vẫn đảm bảo khả năng phanh cho xe.

Hình 1.18 Dẫn động hai dòng 1.2.2.Hệ thống phanh khí nén

Dẫn động phanh khí nén cơ bản bao gồm các thành phần chính như nguồn cung cấp khí nén, van phân phối khí, bầu phanh và đường ống dẫn khí Độ bền và độ tin cậy của hệ thống này phụ thuộc vào chất lượng khí nén, vì vậy khí nén cần phải sạch, khô và có áp suất an toàn trong quá trình hoạt động.

Lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối, với lực tác dụng lên cơ cấu phanh nhờ áp suất khí nén Mặc dù có cấu tạo đơn giản và dễ lắp ráp, nhưng hệ thống này có độ an toàn và độ tin cậy thấp Độ nhạy của hệ thống không cao, dẫn đến thời gian chậm tác dụng lớn Với nhiều cụm chi tiết và kích thước, trọng lượng lớn, hệ thống này thường được sử dụng trên xe tải.

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 10

Hình 1.19 Dẫn động khí nén

1 Máy nén khí; 2 Bộ điều chỉnh áp suất; 3 Bình khí nén

; 4 Lò xo hồi vị; 5 Bầu phanh; 6 Tổng van phanh.

Khi người điều khiển tác dụng vào bàn đạp phanh một lực thì tổng van

Khi van 6 mở, khí nén có áp suất cao sẽ được dẫn vào các bầu phanh 5 qua các đường ống Áp suất này tác động lên màng bầu phanh 5, tạo lực đẩy cần đẩy và xoay cam của cơ cấu phanh, từ đó ép má phanh vào trống phanh Bộ điều chỉnh áp suất 2 giúp duy trì áp suất hệ thống trong các giới hạn an toàn đã được xác định.

Khi nhả bàn đạp phanh, tổng van phanh sẽ ngắt kết nối giữa bình chứa khí và đường ống dẫn, mở thông ống dẫn với khí quyển Khí nén từ các bầu phanh được xả ra, khiến guốc phanh tách khỏi trống phanh, qua đó kết thúc quá trình phanh.

1.2.3 Hệ thống phanh liên hợp

Dẫn động thủy lực có độ nhạy cao nhưng yêu cầu lực điều khiển lớn trên bàn đạp, trong khi dẫn động khí nén lại cần lực điều khiển nhỏ nhưng độ nhạy kém do thời gian phản hồi chậm Để kết hợp ưu điểm của cả hai hệ thống, nhiều loại ô tô tải và ô tô buýt trung bình đến lớn hiện nay sử dụng hệ thống dẫn động phối hợp giữa thủy lực và khí nén.

Dẫn động khí nén đảm bảo tính năng điều khiển cho hệ thống, trong khi dẫn động thuỷ lực thực hiện chức năng chấp hành Hệ thống khí nén bao gồm tổng van phanh 1 kết hợp với các cơ cấu tuỳ động kiểu pittông và hai xilanh 4 và 6, được kết nối qua đường ống 3 và ngăn dưới của tổng van 1 Ngăn trên của tổng van dẫn đến đường ống phanh khí nén của rơmooc, nơi áp suất khí nén tác động lên các pittông trong hai xilanh, tạo lực đẩy cho các pittông trong hệ thống thuỷ lực Hệ thống thuỷ lực bao gồm hai đường dẫn dầu độc lập, với xi lanh chính 4 nối với bốn xi lanh công tác 8 qua các đường ống dẫn, tác động lên guốc phanh 8 và 10 ở cầu giữa và trước, trong khi xi lanh chính 6 tác động lên hai guốc phanh 12 thông qua xi lanh công tác 11.

Hệ thống dẫn động liên hợp bao gồm tổng phanh liên hợp, các đường ống dẫn tới phanh rơmooc và phanh ô tô kéo, cùng với các xy lanh và bình chứa dầu Cụ thể, các thành phần như xy lanh của cầu trước và cầu giữa, guốc phanh của cầu trước, guốc phanh cầu giữa, và xy lanh phanh cầu sau đều đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hiệu suất phanh của phương tiện.

Hệ thống phanh này mang lại độ nhạy cao và khả năng phanh đồng thời cho tất cả các bánh xe, giúp việc điều khiển trở nên nhẹ nhàng hơn Ngoài ra, nó còn đảm bảo khả năng tùy động và kiểm soát phanh rơmooc hiệu quả.

- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dưỡng và sửa chữa.

Khi hệ thống dẫn động khí nén gặp sự cố, toàn bộ hệ thống phanh liên hợp sẽ ngừng hoạt động Do đó, việc chú trọng bảo trì và kiểm tra định kỳ phần dẫn động khí nén là rất cần thiết để đảm bảo an toàn và hiệu suất của hệ thống phanh.

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

Phân tích kết cấu cơ cấu phanh

1.3.1 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com

Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục bao gồm hai guốc phanh được sắp xếp đối xứng theo đường trục, thường được sử dụng trong hệ thống dẫn động phanh thủy lực và khí nén.

* Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau với dẫn động phanh thủy lực

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục với xilanh dẫn động phanh thủy lực, như thể hiện trong hình 1.3, được lắp đặt trên cầu sau của ô tô con và xe tải nhỏ Hệ thống này sử dụng xilanh thủy lực 11 để điều khiển việc ép guốc phanh vào trống phanh, đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu.

Hình 1.3 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau với dẫn động phanh thủy lực

Cấu tạo cơ bản bao gồm:

Phần quay của cơ cấu phanh là tang trống được bắt với moay ơ bánh xe.

Mâm phanh cố định được gắn trên dầm cầu, với các tấm ma sát được tán hoặc dán vào guốc phanh Trên mâm phanh có hai chốt cố định để lắp ráp với lỗ tựa quay của guốc phanh, giúp điều chỉnh vị trí điểm tựa và khe hở giữa má phanh và trống phanh Lò xo hồi vị kéo đầu trên của guốc phanh, tách má phanh khỏi tang trống và đưa pit tông trong xilanh bánh xe về vị trí không phanh.

Khe hở giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh thông qua hai cam lệch tâm, giúp tối ưu hóa hiệu suất phanh Hai guốc phanh được bố trí đối xứng qua trục trung tâm của bánh xe, đảm bảo sự cân bằng và hiệu quả trong quá trình phanh.

Xilanh bánh xe là một thiết bị thủy lực quan trọng, bao gồm xilanh kép với thân chung và hai pit tông đối xứng Thiết bị này được gắn chặt với mâm phanh, trong đó pit tông bên trong tựa vào đầu guốc phanh nhờ chốt tựa Xilanh được bao kín bởi vành cao su, tạo ra không gian chứa dầu phanh Dầu phanh có áp suất được cung cấp qua đai ốc dẫn dầu, trong khi ốc xả khí trên xilanh giúp loại bỏ không khí trong hệ thống thủy lực khi cần thiết.

Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục được chia thành ba trạng thái: không phanh, phanh và nhả phanh Trong trạng thái không phanh, lò xo hồi vị tạo ra một khe hở nhỏ từ 0,3 đến 0,4 mm giữa má phanh và tang trống, giúp tách biệt hai phần quay và cố định của cơ cấu phanh, đảm bảo bánh xe quay một cách trơn tru.

Khi phanh, dầu được bơm vào xilanh bánh xe, tạo áp suất Khi áp lực dầu vượt qua lực kéo của lò xo hồi vị, các guốc phanh sẽ được đẩy ra hai bên Chuyển động này diễn ra quanh điểm tựa dưới, ép má phanh vào trống phanh, tạo ra ma sát giữa tang trống và guốc phanh Kết quả là tốc độ tang trống giảm, giúp ô tô dừng lại trên đường.

Khi xe di chuyển, chiều quay của tang trống quay ngược chiều kim đồng hồ Guốc phanh bên trái tạo ra lực đẩy từ xilanh bánh xe cùng chiều quay.

Guốc siết và guốc phanh bên phải (guốc nhả) có chức năng khác nhau trong hệ thống phanh Má phanh bên guốc siết phải chịu áp lực lớn hơn, nên được thiết kế dài hơn để đảm bảo sự hao mòn đồng đều giữa hai má phanh trong suốt quá trình sử dụng.

Khi nhả phanh, áp suất dầu trong xilanh giảm, khiến lò xo hồi vị kéo guốc phanh ép vào pit tông Kết quả là guốc phanh và má phanh tách khỏi trống phanh, làm mất lực ma sát và cho phép bánh xe lăn trơn tru.

Trong quá trình phanh, lực ma sát giữa tang trống và má phanh tạo ra nhiệt, làm nóng các bộ phận này Nhiệt độ cao dẫn đến sự hao mòn của các tấm ma sát cũng như bề mặt trụ của tang trống.

Việc giảm hệ số ma sát có thể dẫn đến hiệu quả phanh kém lâu dài, do biến dạng các chi tiết cao su trong cơ cấu phanh Để đảm bảo hiệu suất phanh, cần phải thoát nhiệt tốt và kiểm soát sự mòn của tấm ma sát cũng như tang trống, vì điều này có thể làm tăng khe hở giữa má phanh và tang trống, dẫn đến độ trễ khi phanh Do đó, các cơ cấu phanh thường được trang bị các kết cấu điều chỉnh khe hở, và việc điều chỉnh này cần được thực hiện định kỳ để duy trì hiệu suất tối ưu.

* Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau với dẫn động phanh khí nén

Hình 1.4 Cơ cấu phanh có chốt tựa cùng phía và lực đẩy lên các guốc bằng nhau với dẫn động phanh khí nén

Cơ cấu phanh trên ô tô tải vừa và nặng được thiết kế với hệ thống dẫn động bằng khí nén, trong đó xilanh khí nén điều khiển cam xoay để ép guốc phanh vào trống phanh Phần quay của hệ thống này là tang trống, trong khi phần cố định là mâm phanh được gắn chắc chắn trên dầm cầu.

Trên guốc phanh, tấm ma sát được gắn để tăng cường khả năng tiếp xúc, với mỗi bên guốc sử dụng hai tấm có độ dày từ 6 đến 10 mm Mâm phanh có hai chốt cố định để lắp đầu dưới của guốc phanh, được thiết kế với trục lệch tâm nhằm điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh Đầu trên của guốc phanh được lò xo hồi vị kéo sát vào cam thông qua con lăn, giúp cam quay và trục hoạt động hiệu quả.

Tải xuống TIEU LUAN MOI tại địa chỉ skknchat@gmail.com Hệ thống phanh sử dụng hai guốc phanh với biên dạng Cycloit hoặc Acsimet Khi cam quay xung quanh trục, các đầu guốc phanh sẽ đẩy ép má phanh sát vào tang trống Khe hở ban đầu giữa má phanh và trống phanh được xác định bởi vị trí của cam, trong khi cấu trúc guốc phanh được bố trí đối xứng qua trục của cơ cấu phanh.

Chọn phương án thiết kế

hệ thống phanh tang trống

1.4.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh

Xi lanh bánh xe hay còn gọi là xi lanh phụ: là buồng chứa piston, dầu, cuppen

Piston là bộ phận kết nối với guốc phanh, khi có áp suất dầu tác động, piston sẽ đẩy guốc phanh ép vào trống phanh, từ đó giúp giảm tốc độ hoặc dừng xe hiệu quả.

Cuppen:làm kín xi lanh không có khí lọt vào cũng như rò rỉ dầu Ngoài ra nó còn có tác dụng hồi vị piston.

Má phanh: là bộ phận trực tiếp ma sát với trống phanh.

Lò xo hồi vị: Khi áp suất dầu giảm lò xo có tác dụng ép piston trở về vị trí ban đầu.

1.4.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh tang trống

Khi người lái đạp phanh, cơ cấu phanh tạo ra lực phản kháng từ mặt đường, giúp dừng bánh xe và khắc phục quán tính của xe Năng lượng động năng từ bánh xe được chuyển hóa thành nhiệt năng qua ma sát, làm cho bánh xe ngừng quay.

Phanh tang trống hoạt động bằng cách sử dụng áp suất thủy lực từ xilanh chính để truyền đến xilanh phanh, từ đó ép guốc phanh vào trống phanh Khi đó, trống phanh sẽ quay cùng với lốp xe, giúp bánh xe ngừng quay hiệu quả.

Khi áp suất không đến xilanh phanh của bánh xe, lực từ lò xo phản hồi sẽ đẩy guốc trở về vị trí ban đầu, tách rời khỏi mặt trong của trống phanh.

Vì trống phanh bao quanh guốc phanh, nên khó tiêu tán nhiệt phát sinh Loại phanh này chịu nhiệt kém.

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH

Mục đích và nhiệm vụ tính toán

Mục đích của việc tính toán thiết kế cơ cấu phanh là xác định các thông số kích thước và thông số cơ bản cần thiết để đảm bảo hiệu quả phanh cho ô tô.

2.1.2 Nhiệm vụ tính toán thiết kế

- Xác định mômen phanh cần sinh ra ở các cơ cấu phanh

- Chọn dạng cơ cấu phanh và các kích thước cơ bản của cơ cấu phanh gồm:

+ Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh đến xilanh

+ Khoảng cách từ tâm cơ cấu phanh tới chốt tựa hoặc thanh nối

+ Chiều rộng tấm ma sát

- Xác định lực đẩy cần thiết tác dụng lên các guốc phanh

+ Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh.

2.1.3 Thông số ban đầu dùng tính toán thiết kế cơ cấu phanh

- Trọng lượng toàn bộ ô tô: 2450 kg

- Tọa độ trọng tâm ô tô:

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 22 b: 1.185

- Chiều dài cơ sở ô tô: 2,58 m

- Kích thước lớp xe: 8.4-15 inch

- Gia tốc phanh yêu cầu: J max =7m/s 2

- Hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường: φ = 0.8

Xác định momen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh

Xe có ký hiệu lốp là: 8,4-15 inch d = 15 inch

- Hệ số đặc trưng của cường độ phanh: φ ' = j max g = 9,87

- Hệ số thay đổi tải trọng khi phanh: m 1 p =1 + j max ℎg

- Lực phanh cực đại của một bánh xe ở cầu trước và cầu sau khi phanh đường phẳng:

- Mômen phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh tại mỗi bánh xe:

Xác định các lực tác dụng lên guốc phanh

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com o

Với: β 1 - góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát β 1 = 14 º β 0 -góc bo ôm cảu tấm ma sát β 0 ≈ 120 º β 2 = β 1 + β 0 = 14 º + 120 º = 134 º tg δ= cos2 14 o −cos2cos2 134 o =0 ,1622

360 o δ≈9,2 0 Bán kính ρ xác định theo công thức sau: ρ=

Víi: r 1 –bán kính của tang trống, với lốp chọn có lý hiệu là 8,4-15 inch Vậy r t = 120 mm

≈53 , 5 mm ρ= √ ( 360 120 2π ) 2 +sin 2 120 o −cos22 ( 360 120 2 π ) cos ( 14+134 ) o sin120 o

Khi tính toán cơ cấu phanh, việc xác định lực phanh P tác động lên guốc phanh là rất quan trọng Điều này giúp đảm bảo tổng mô men phanh tại guốc phanh trước (M / P1 hoặc M // P1) và guốc phanh sau (M / P2 hoặc M // P2) tương đương với mô men phanh đã được tính toán cho từng cơ cấu phanh ở bánh xe.

Khi đã xác định các thông số kết cấu như õ 1, õ 2, õ 0 và r t, chúng ta có thể tính toán góc ọ và bán kính ủ, từ đó xác định hướng và vị trí tác động của lực N 1, lực này hướng vào tâm 0 Lực R 1 được hình thành từ tổng hợp của N 1 và T 1, tạo ra một góc ử 1 giữa lực R 1 và lực N 1.

Góc ử 1 được xác định như sau: tg ϕ = T 1

Với ỡ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường ỡ = 0,3.

Chúng ta đã xác định được góc ử 1 khoảng 16,69 độ, từ đó xác định được hướng của R 1 Góc ử 1 của má phanh trước và má phanh sau là như nhau do chúng có cùng hệ số ma sát.

Khi guốc phanh bị ép bằng cam phanh trong hệ thống phanh khí, lực tác động lên hai guốc phanh sẽ không giống nhau Tuy nhiên, khi cam quay, cả hai guốc phanh sẽ di chuyển đồng thời, dẫn đến áp suất tác động lên hai má phanh trở nên bằng nhau, từ đó tạo ra lực R1 = R2 Do đó, các thông số của hai guốc phanh sẽ là tương đồng.

Như vậy mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là:

Trong đó bán kính r 0 được xác định theo công thức: r 0 =ρ sin ϕ=ρ tgϕ =ρ μ S,5 0,3 ,37 mm

Vì 2 má phanh có kích thước giống nhau ta có: ρ'=ρ=ρ} {¿ và r 01 =r 02 =r 0

Như vậy khi guốc phanh bị ép bằng cam quay,chúng ta có thể xác định ngay được lực R 1 và R 2

Mô men phanh sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh cầu trước là :

Mô men phanh sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh cầu giữa và cầu sau là :

Tính toán kiểm nghiệm khả năng làm việc của cơ cấu phanh

2.4.1 Tính toán xác định công ma sát riêng

Các thông số kích thước của má phanh và trống phanh :

Bề rộng má phanh b = 100mm

Bán kính tang trống r t = 120 mm.

Góc ôm tấm ma sát β 0 = 120 0

Diện tích một má phanh:

F= ( π 120180 ) 100 120%132 mm 2 Tổng diện tích tất cả các má phanh:

Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V 0 cho tới khi dừng hẳn

(V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể được coi là đã chuyển thành công ma sát L tại các cơ cấu phanh:

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 26 Đối với phanh khí nén các thông số của má phanh trước và má phanh sau giống nhau, cho nên F Σ = 3015,8cm 2

G = 2450 (KG) là trọng lượng ôtô

V 0 = 50 (km/h) = 13,89 (m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh. g – Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s 2

Công ma sát riêng sẽ là l= G.V 0 2 2450 9 , 81 13 , 89 2 x(J /cm 2 )≤ [ l ] ¿

Vậy thỏa mãn điều kiện: l≤ [ l ] @0÷1000( J /cm 2 )

2.4.2 Tính toán xác định áp suất trên bề mặt má phanh Áp suất trên bề mặt má phanh được giới hạn bởi sức bền của vật liệu: q=

≤[ q ]=1,5÷2,0 MPa ¿ μ r t F ∑ ¿ μ – Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh μ = 0,3. r t – Bán kính trống phanh.r t 0mm = 0,12 m.

F Σ – Diện tích má phanh tại nơi có M P

+ Cầu giữa và cầu sau: M P = 106 Nm q=106

* Kết luận : Vậy áp suất trên bề mặt má phanh 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 được chuyển đổi thành nhiệt năng tại trống phanh, đồng thời một phần năng lượng cũng thoát ra môi trường không khí Phương trình cân bằng năng lượng mô tả sự chuyển đổi này.

Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai có thể bỏ qua Do đó ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh như sau: τ = G(V

Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh với V 1 = 30 km/h, V 2 = 0 km/h, không quá 15 0 τ - Độ gia tăng nhiệt độ.

G - Trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải: G = 2450 KG g – Gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s 2

C – Nhiệt dung riêng của trống phanh làm bằng gang.

C = 500 J/kg độ trong khoảng = 273 o K 573 o K. m t – Khối lượng trống phanh và các chi tiết bị nung nóng. m t = 6.m 0i = 6 γ V γ – Khối lượng riêng γ = 6,8 7,4 g/cm 3 V – Thể tích trống phanh

Thay các thông số vào ta có:

* Kết luận : Sự thoát nhiệt của cơ cấu phanh đã thiết kế là tốt.

2.4.4 Kiểm tra hiện tượng tự xiết của cơ cấu phanh

Hiện tượng tự xiết xảy ra khi má phanh được ép sát vào trống phanh chỉ nhờ lực ma sát, mà không cần lực P từ dẫn động tác động lên guốc phanh Đối với guốc trước của cơ cấu phanh, mối quan hệ giữa lực P’ và M’ p có dạng đặc biệt.

Biểu thức trên chỉ ra rằng, nếu điều kiện nhất định được thỏa mãn, mô men phanh trên guốc phanh phía trước sẽ tăng lên đáng kể, dẫn đến hiện tượng tự xiết Để hiện tượng tự xiết xảy ra, cần có điều kiện: μ = C cos δ ρ − cos²C sin δ.

Với: C – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, C = 165 (mm). δ , ρ – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh trước,

Thay các thông số trên vào công thức ta có:

162 ,73−cos2115sin 9,2 ° Vậy là không có hiện tượng tự xiết xảy ra với guốc trước. Đối với guốc sau của cơ cấu phanh ta có:

M } } = { { ital μρ P left (ccosα+a right )} over {c left (cosδ−cos2μsinδ right )+ ital μρ = μρP(ccosα+a) ¿¿ p ccosδ+μ left (ρ−cos2sinδ right )} } } {¿

Từ họa đồ ta có thể thấy ρ - c sin δ>0 trong mọi trường hợp vì vậy: ccosδ+μ left (ρ−cos2sinδ right )} {¿ > 0

Vậy là với guốc sau không bao giờ có hiện tượng tự xiết

TÍNH DẪN ĐỘNG PHANH

Đường kính xilanh chính (D C ) và đường kính xilanh bánh xe (D K )…29

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 29 c (cosδ '+μsin δ ' )−cos2μρ '=0 M ' p →∞ d c r 2 r 1 d k

Hình 3,1 sơ đồ tính toán dẫng động hệ thống phanh

Theo tài liệu tham khảo ta có công thức tính xilanh bánh xe.

P i ;lực tác dụng lên guốc phanh thứ I

P max ;áp suất cực đại cho phép p max = 10.10 6 [N/m 2 ] Đường kính của xilanh bánh xe trước; r 2

Sơ đồ tính toán dẫn dộng phanh thủy lực

1 bàn đạp phanh , 2 xilanh chính , 3 xilanh bánh xe , 4 đường ống dẫn

[m] d kt = 39,3 [mm] Đường kính xilanh bánh xe sau;

Đường kính xilanh chính (d c) được thống kê với giá trị khoảng 39,7 mm, không có sự khác biệt lớn so với đường kính xilanh bánh xe Theo tài liệu tham khảo, số liệu cụ thể cho đường kính xilanh chính nằm trong khoảng từ 1,0 đến 1,5.

Từ các công thức (3.4)(3.5)(3.6) ta chọn đường kính xi lanh chính d c = 40

Vậy ta có ; d kt = 39,2 [mm] d ks = 39,8 [mm] d c = 40 [mm]

Tính toán hành trình làm việc và lực bàn đạp

3.2.1 Tính toán hành trình làm việc của bàn đạp

Theo tài liệu tham khảo ta có công thức tính hành trình làm việc

S lv =( S cán +S o ) r 2 r 1 ( 3.7) Trong đó ; r 2 /r 1 ;tỉ số truyền của bàn đạp

S cán ; hành trình làm việc của bàn đạp

S o ;hành trình tự do của bàn đạp Theo tài liệu tham khảo hành trình tự do của bàn đạp được tính theo công thức sao; n d

K ; hệ số tính đến biến dạng đàn hồi của đường ống chọn k

=1,07 d c ; đường kính xi lanh chính d c = 40 [mm] x i - hành trình tổng của piston xilanh chính x i = (1,5 4,5) [mm]

N là số cầu ở đay chọn xe 2 cầu nên n bằng 2 n

D kt ; đường kính xilanh bánh xe trước d kt = 39,2[mm]

D ks; đường kính xilanh bánh xe sau d ks = 39,8 [mm]

; khe hở giữa piston xilanh chính và thanh đảy nối với bàn đạp

’ , ” hành trình không tải của piton xilanh chính

Theo tài liệu thao khảo thì hành trình bàn đạp ;

Từ phương trình (3.7) ta có ;

2 ≤ 180 bâ r 1 20 , 03+6 i bâ = 6,9 Thay các giá trị trên vào phương trình (3.7) ta được ;

Vậy hành trình làm việc của bàn đạp Slv = 179,6 [mm]

Sơ dồ tính lực bàn đạp

1 bàn đạp , 2 xilanh chính, d c ; đường kính xilanh chính P bâ - lực bàn đạp P c - lực cần r 1 , r 2; kích thước của cần

Theo tài liệu tham khảo công thức tính lực bàn đạp như sao

Trong đó; r 1 , r 2 ; được chú thích trên hình 3.1 sơ dồ dẫn dộng phanh

Chọn = 0,9 m ; số khoang xilanh bố trí song song m

Thay các số liệu trên vào phương trình (3.10) ta được ;

Vậy P bâ > [P bâ ] = (500 700) [N] Để hộ trợ lực bàn đạp ta cần phải dùng trợ lực.

3.2.3 Tính toán phần trợ lực

Theo trọng tải của xe Ga = 2450 kg và lực bàn đạp tính được P bâ = 1727 [N] thì ta dung bộ trợ lực khí nén

Theo tìa liệu tham khảo ta có phương trình cân bằng lực như sao ; π d 2

P bâ i âd + P tl tl = 4 max

P tl = ( π d c 2 p max −cos24 P bâ ¿ η âd i dd )

4 η tl (3.11) Trong đó ;lực tác dụng lên bàn đạp trước đó để điều khiển dẫn động

P * bâ ; lực tác dụng lên bàn đạp trước đó để điều khiển dẫn động

Chọn ; P * bâ = 28 [kg/m 2 ] đường kính xilanh chính dc ; đường kính xilanh chính d c = 40 [mm]

P max là áp suất cực đại cho phép của chất lỏng trong dòng dẫn động, với giá trị p max = 10 x 10^6 N/m² Tỉ số truyền dẫn động i dd đạt 6,9, trong khi hiệu suất dẫn động dd là 0,9 và hiệu suất trợ lực tl cũng là 0,9.

Thay các số liệu trên vào phương trình (3.11) ta được

Mà ta có : P tl =π d tl 2 p max

Trong đó; Áp suất cực đại cho phép của chất lỏng trong dòng dẫn dộng theo tài liệu tham khảo thì

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com 35 p max = (5 6)[kg/m 2 ]

Vậy đường kính xilanh trợ lực là dtl = 52 [mm]

Tính bầu phanh

Theo sách tham khảo ta có lực tác dụng lên thanh đẩy;

+ p : Áp suất trong bầu phanh khi phanh, p =5 10 5 2 t t [N/m ].

+ D: Đường kính làm việc của màng, [m 2 ].

+ η 1 : Hệ số tính đến độ nạp không khí nén vào bầu phanh, chọn η 1

2 : Hiệu suất cơ học của bầu phanh, η 2 =0,95.

Từ (3.12) ta suy ra đường kính làm việc của màng bầu phanh:

Vậy đường kính lăm việc của măng bầu phanh là:

Tính chọn thể tích bình chứa

Để giảm tải cho máy nén, cần chọn thể tích các bình chứa với lượng dự trữ đủ lớn, đảm bảo máy nén chỉ hoạt động có tải trong khoảng 10% đến 30%.

Để tăng tuổi thọ cho máy nén, thời gian chuyển động của ô tô cần được tối ưu hóa, trong đó máy nén chỉ hoạt động không tải Cần xác định tổng thể tích các bình chứa sao cho sau tám lần đạp phanh liên tiếp, áp suất khí nén không giảm xuống dưới một nửa so với áp suất đạt được trong lần đạp phanh đầu tiên, tức là p9 ≥ 0,5p.

Trong hệ thống phanh, có 9 mức áp suất tuyệt đối tương ứng với lần phanh thứ nhất và thứ chín Áp dụng phương trình trạng thái pV = mRT = const cho hệ thống dẫn động khí nén, ta có thể diễn đạt như sau: p1(Vbc + Vt) = p.

+ p 0 : Áp suất tính toán ban đầu trong bình chứa khi chưa phanh.

+ V t : Tổng thể tích cần phải nạp khí nén của toàn bộ dẫn động trong một lần phanh.

V t =∑ V bâu +∑ V van +∑ V ông (3.15) Thế (3.13) vào (3.14) ta được:

TIEU LUAN MOI download : skknchat@gmail.com p 0 ( V bc V + bc V t ) 9 ≥ 2 1 p 0 ( V bc V + bc V t )

Suy ra: V bc ≥11,05 V t , chọn V bc V t (3.16)

Ta tính V t theo thực nghiệm ứng với sơ đồ dẫn động đã chọn:

+ Đường ống dẫn khí nén có đường kính φ6 [mm].

+ Chiều dài đường ống ta chọn như sau:

- Từ máy nén đến bình chứa dài 3 [m].

- Từ bình chứa đến tổng van phân phối dài 1 [m] + 4 [m].

- Từ tổng van đến các bầu phanh dài 3 [m] +8 [m].

Vậy chiều dài đường ống =3+1+4+3+8 [m], lấy chiều dài đường ống bằng 20[m].

+ Ta chọn thể tích chứa khí nén của tổng các van bằng V ông = 0,5 [lít]. +

- Vậy tổng thể tích cần phải nạp khí nĩn của toăn bộ dẫn động trong một lần phanh la:

Vậy thể tích bình chứa từ (3,16) ta có;

Tính năng suất máy nén

-Máy nén được chọn trên cơ sở:

+ Đảm bảo nạp nhanh và đầy các bình chứa ngay sau khi khởi động động cơ.

Đảm bảo áp suất trong hệ thống không giảm quá mức cho phép khi phanh liên tục hoặc khi có rò rỉ nhỏ, nhằm giảm tần suất hoạt động của máy nén.

-Do đó năng suất khối lượng của máy nén Q m được chọn bằng ( 4÷6

) lần lượng khí nén tiêu thụ trong một phút, tức là:

: Lượng khí nén tiêu thụ trong một phút. m t =m k α

: Số lần phanh ngoặt trong một phút, cho α =1.

[ Kg]: Khối lượng không khí tiêu thụ cho một lần phanh: m k = p t V t

Trong đó: + p t : Áp suất không khí trong các bầu phanh khi phanh, chọn p =5 10 t 5 [Pa].

+ R: Hằng số riêng của khí, R(7,14 [J/Kg 0 K

+ T: Nhiệt độ tuyệt đối của không khí, T)3 [

Vậy năng suất thể tích cần thiết của máy nén là:

Với p v : Áp suất không khí ở đầu vào máy nén p v =0,1[ MPa ]

KIỂM NGHIỆM (Nguyễn Chí Dưỡng không làm)

BẢN VẼ

Tiêu đề	Thiết Kế Hệ Thống Phanh Cho Ô Tô
Tác giả	Nguyễn Thắng Đông, Ngô Minh Đức, Nguyễn Chí Dưỡng, Đặng Nhật Duy, Nguyễn Anh Duy
Người hướng dẫn	Nguyễn Thanh Tùng
Trường học	Trường Đại Học Công Nghệ TP. Hồ Chí Minh
Chuyên ngành	Công Nghệ Kỹ Thuật Ô Tô
Thể loại	Đồ án
Thành phố	TP.HCM

Định dạng
Số trang	54
Dung lượng	0,97 MB