Tính toán thiết kế hệ thống phanh ô tô

Hệ thống phanh chính ô tô là một trong các hệ thống đảm bảo tính an toàn chủ động và nâng cao vận tốc khai thác trung bình của ô tô. Trong chương trình đào tạo kỹ sư chuyên ngành cơ khí ô tô, hệ thống phanh nói chung, hệ thống phanh chính nói riêng đã được nghiên cứu trong các môn học: Lý thuyết ô tô; Cấu tạo ô tô; Kết cấu tính toán ô tô. Cuốn sách hướng dẫn thiết kế môn học này nhằm giúp sinh viên chuyên ngành nắm được trình tự và phương pháp thiết kế các hệ thống phanh: Hệ thống phanh dẫn động khí nén, cơ cấu phanh tang trống; Hệ thống phanh thủy lực, cơ cấu phanh tang trống; Hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân không, cơ cấu phanh đĩa. Trên cơ sở đó củng cố vững chắc hơn các kiến thức đã được trang bị và hình thành kỹ năng theo hướng học thuật chuyên sâu thiết kế ô tô.

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC GTVT PHÂN HIỆU TẠI TP.HCM KHOA CƠ KHÍ  BÁO CÁO THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ GVHD : GV: Nguyễn Thành Công GV: Vũ Văn Định SVTH : Hồ Minh Quang MSSV : 5951040202 LỚP : Kỹ Thuật Ô Tơ 1-K59 LỜI NĨI ĐẦU Hệ thống phanh tơ hệ thống đảm bảo tính an toàn chủ động nâng cao vận tốc khai thác trung bình tơ Trong chương trình đào tạo kỹ sư chun ngành khí tơ, hệ thống phanh nói chung, hệ thống phanh nói riêng nghiên cứu môn học: Lý thuyết tơ; Cấu tạo tơ; Kết cấu tính tốn ô tô Cuốn sách hướng dẫn thiết kế môn học nhằm giúp sinh viên chuyên ngành nắm trình tự phương pháp thiết kế hệ thống phanh: Hệ thống phanh dẫn động khí nén, cấu phanh tang trống; Hệ thống phanh thủy lực, cấu phanh tang trống; Hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân khơng, cấu phanh đĩa Trên sở củng cố vững kiến thức trang bị hình thành kỹ theo hướng học thuật chuyên sâu thiết kế ô tô Em xin chân thành cảm ơn thầy Nguyễn Thành Công Thầy Vũ Văn Định tận tình bảo hướng dẫn em để đề tài cho em hoàn thành Sinh viên thực Hồ Minh Quang NHẬN XÉT CỦA GIÁO VIÊN HƯỚNG DẪN  Tp Hồ Chí Minh, tháng năm 2022 Giáo viên hướng dẫn Mục lục CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng 1.2 Phân loại 1.3 Yêu cầu 1.4 Sơ đồ cấu tạo nguyên lí làm việc cảu cấu phanh 1.5 Sơ đồ cấu tạo nguyên lí làm việc dẫn động phanh 1.6 Các phương án chia dẫn động phanh 10 1.7 Lựa chọn phương án thiết kế 10 CHƯƠNG II THIẾT KẾ TÍNH TỐN CƠ CẤU PHANH 11 2.1 Tính mơ men phanh cần thiết cấu phanh 11 2.2 Xác định kích thước cấu phanh 12 2.2.1 Xác định thơng số hình học cấu phanh 13 2.2.2 Xác định góc (δ) bán kính (ρ) lực tổng hợp tác dụng lên má phanh 13 2.2.3 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh pp họa đồ 15 2.3 Tính tốn kích thước bầu phanh 17 2.3.1 Thiết kế tính tốn bầu phanh trước 17 2.3.2 Thiết kế tính tốn bầu phanh sau 19 2.4 Kiểm tra khả làm việc cấu phanh 21 2.4.1 Kiểm tra tượng tự siết 21 2.4.2 Xác định kích thước má phanh 22 2.4.3 Tính tốn nhiệt phát trình phanh 24 2.5 Tính bền số chi tiết cấu phanh 25 2.5.1 Tính bền trống phanh 25 2.5.2 Tính bền chốt phanh 27 2.6 Máy nén khí 28 2.6.1 Các thông số kỹ thuật máy nén khí 28 2.6.2 Năng suất máy nén khí 28 2.6.3 Tính bền đường ống dẫn động phanh 29 TÀI LIỆU THAM KHẢO 30 BỘ MÔN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG CHƯƠNG I GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng Hệ thống phanh có chức giảm tốc độ chuyển động tới tốc độ chuyển động dừng hẳn tơ vị trí định Thơng thường, q trình phanh xe tiến hành cách tạo ma sát phần quay phần đứng yên xe, động chuyển động xe biến thành nhiệt cấu ma sát truyền động môi trường xung quanh 1.2 Phân loại Hệ thống phanh phân chia theo tính chất hình thành hệ thống phanh a Theo đặc điểm điều khiển chia thành: - Phanh (phanh chân), dùng để giảm tốc độ xe xe chuyển động - Phanh phụ (phanh tay), dùng để đỗ xe người lái rời khỏi buồng lái dùng làm phanh dự phòng - Phanh bổ trợ (phanh động cơ, thủy lực điện tử) dùng để tiêu hao bớt phần động ô tô cần tiến hành phanh lâu dài (phanh dóc dài,…) b Theo kết cấu phanh chia thành: - Cơ cấu phanh tăng trống - Cơ cấu phanh đĩa - Cơ cấu phanh dài c Theo dẫn động phanh - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực - Hệ thống phanh dẫn động khí nén - Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: khí, thủy lực, khí nén - Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực d Theo mức độ hồn thiện phanh Hệ thống phanh hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô phanh,do trang bị thêm chỉnh lực phanh: - Bộ điều chỉnh lực phanh( điều hòa lực phanh ) BỘ MƠN CƠ KHÍ - SVTH: HỒ MINH QUANG Bộ chống hảm cứng bánh xe( hệ thống phanh có ABS Trên hệ thống có ABS cịn bố trí liên hợp điều chỉnh: hạn chế trượt quay, ổn định học tơ…nhằm hồn thiện thiện khả động, ổn định ô tô không điều khiển phanh 1.3 Yêu cầu Hệ thống phanh có yêu cầu sau:  Có hiệu phanh cao tất bánh xe, nghĩa đảm bảo quản đường phanh ngắn nhất, phanh đột ngột trường hợp nguy hiểm  Điều khiển nhẹ nhàng thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần kéo phù hợp với khả điều khiển liên tục người  Đảm bảo chuyển động ô tô phanh êm diệu trường hợp  Dẫn động phanh có độ nhạy cao, đảm bảo tương quan lực đạp phanh phanh tơ q trình thực phanh  Cơ cấu phanh nhiệt tốt, trì ổn định hệ số ma sát cấu phanh điều kiện sử dụng  Hạn chế tối đa tượng trượt lết bánh xe phanh với cường độ đạp phanh khác  Có khả giữ ô tô đứng yên thời gian dài, kể đường dốc  Đảm bảo độ tin cậy cuả hệ thống thực phanh điều kiện sử dụng, kể phần dẫn động điều khiển hư hỏng 1.4 Sơ đồ cấu tạo nguyên lí làm việc cảu cấu phanh Trên ô tô đại sử dụng phổ biến hai loại cấu phanh: phanh tang trống (phanh guốc) phanh đĩa Phanh guốc sử dụng chủ yếu ô tô có tải trọng lớn: ô tô tổ chở khách số loại ô tô Phanh đĩa sử dụng chủ yếu ô tô con, tải, ô tô đặc biệt cấu phanh trước a Cơ cấu phanh tăng trống - Cấu tạo cấu tang trống thể sơ đồ hình 1.1, gồm có trống phanh (4) quay với bánh xe, guốc phanh (1) lắp với mâm phanh cố định, BỘ MÔN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG nhan cuốc phanh có gắn má phanh (2) Một đầu guốc phanh quay quanh chốt tựa guốc (3), đầu lại tỳ vào pittông xilanh công tác (5) (dẫn động thuỷ lực) cam ép (6) (dẫn động khí nén) - Trong trường hợp dẫn động thuỷ lực (hình 1.1a), phanh, áp suất chất lỏng pi xilanh (5) tác dụng lên pittông đẩy guốc phanh ép vào tang trống thực trình phanh Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực ty đẩy thơng qua địn dẫn động (7) làm quay cam (6) đẩy guốc phanh ép vào tang trống Do cấu tạo cấu phanh guốc đa dạng, nên để thuận tiện cho việc tính tốn, người ta phân chúng thành ba loại sau (hình 1.2)  Cơ cấu có guốc xiết, loại “Simplex”, hình 1.2;  Cơ cấu có hai guốc xiết, kiểu “Dou-Duplex”, hình 1.3a  Cơ cấu “Dou-Duplex”, hình 1.3b Hình 1.1 cấu phanh guốc a: Dẫn động thủy lực, b: dẫn động khí nén 1-Guốc phanh, 2- Má phanh, 3- Chốt, 4- Tăng trống, 5-Xi lanh công tác, 6-Cam, 7- Đòn dẫn động cam, 8-Bầu phanh BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG b Cơ cấu phanh đĩa - Cơ cấu phanh đĩa có hai loại: khung cố định (hình 12.4a) khung di trượt (hình 12.4b) Cơ cấu phanh đĩa khung cố định thường dùng ô tô loại lớn tơ thể thao có độ bền cao Nhược điểm nhạy cảm với nhiệt độ phanh thời gian dài - Cơ cấu phanh đĩa khung di trượt sử dụng phổ biến kết cấu gọn nhẹ, thuận tiện cho việc lắp đặt không gian hẹp So với phanh tang trống, phanh đĩa có ưu điểm sau:  Kết cấu nhỏ gọn, trọng lượng nhỏ; BỘ MÔN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG  Khe hở má phanh trống phanh nhỏ (0,05 – 0,1mm), nhờ cho phép tăng nhiều tỷ số truyền dẫn động phanh;  Thoát nhiệt, thoát nước bề mặt ma sát tốt;  Lực tác dụng lên cấu phanh cân bằng, không gây tải trọng moay  Áp suất phân bố bề mặt ma sát Hình 1.4 Cơ cấu phanh đĩa 1.5 Sơ đồ cấu tạo nguyên lí làm việc dẫn động phanh 1.5.1 Dẫn động khí Dẫn động phanh khí loại cần, kéo, địn, cáp cấu điều khiển cấu phanh Sử dụng đòn khí dùng dây cáp để dẫn động Hình 1.5 Sơ đồ dẫn động phanh khí 1: Tay phanh 5: Trục 2: Thanh dẫn 6: Thanh kéo 3: Con lăn dây cáp 7: Thanh cân BỘ MƠN CƠ KHÍ 4: Dây cáp SVTH: HỒ MINH QUANG 8,9: Dây cáp dẫn động phanh 1.5.2 Dẫn động phanh thủy lực ( hệ thống phanh dầu ) Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực điển hình sử dụng tơ thể hình 1.6 Hiện nay, yêu cầu an toàn chuyển động ngày nâng cao dẫn động phanh tơ bắt buộc phải có hai dịng độc lập, hai dịng có cố dịng cịn lại phải đảm bảo hiệu phanh định Một giải pháp tạo hai dòng dẫn động độc lập sử dụng xilanh có hai khoang cơng tác riêng biệt thể hình 1.6 Trong đó, dịng thứ k từ khoang trước (khoang sơ cấp) xilanh theo đường ống (7) qua điều hồ lực phanh (8) tới xilanh công tác (9) cấu phanh guốc bánh xe cầu sau (10) Dòng thứ hai cấp) xilan xilanh từ khoang sau (khoang thứ (3) theo đường ống (4) tới xilanh công tác (5) cấu phanh đĩa bánh xe cầu trước (6) Khi phanh, lực tác động người lái từ bàn đạp truyền qua đòn dẫn động tới ty đẩy (14) làm pittông (2) dịch chuyển Khi mép phớt làm kín bịt lỗ bù dầu 10 áp suất khoang a bắt đầu tăng, lị xo (7) bị nén lại, van (9) mở chất lỏng dồn vào đường ống dẫn tới xilanh công tác bánh xe để thực q trình phanh BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG P2=292,32(mm) => P2=30157,7 (N) U1=360,1 (mm) => U1=37150,29 (N); U2=261,93 (mm) => U2=27022,4 (N) b) Đối với cầu sau: Mps=6176,54 (N.m) R1  R2  R  6176,54 6176,54   53246, 03( N ) 2r0 s 2.0.058 Vậy ta có tỷ lệ xích: μ = 53246,03/500 = 106,49 (N/mm) Trên họa đồ ta đo được: P1= 154,75(mm) => P1=16479,32 (N) P2=292,32(mm) => P2= 31129,15(N) U1=360,1 (mm) => U1= 38347 (N) U2=261,93 (mm) => U2= 27892,9 (N) 2.3 Tính tốn kích thước bầu phanh 2.3.1 Thiết kế tính tốn bầu phanh trước - Bầu phanh trước có kết cấu đơn giản gồm hai nửa vỏ dập định hình thép dày từ – mm, đĩa tỳ phanh đẩy màng cao su, áp suất tác dụng lên màng (pittong) chuyển thành lực tỳ đẩy tác động lên dẫn động lên trục cam thể sơ đồ tính tốn hình Q1 Pj l / P h / P2 Hình Sơ đồ tính tốn lực tác dụng lên đẩy - Xét cân cam ép Phương trình cân lực: 𝑄1 𝐿 𝜂 𝑇 = (𝑃1′ + 𝑃2′ ) ℎ (∗) 17 BỘ MÔN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG Trong đó:  L – Cánh tay đòn, chọn theo xe tham khảo: L = 159 mm  𝜂 𝑇 – Hiệu suất truyền động cam, 𝜂 𝑇 = 0,85  P’1, P’2 – Lực đẩy cam lên guốc trước guốc sau Từ họa đồ phanh ta có: P’1 = 15965N P’2= 30157,7 N h – Khoảng cách hai lực P’1 P’2 , chọn theo xe tham khảo : h = 46 mm Thay số vào công sức (*) ta : = (15965+30157,7).23 =7849,22 (N) 159.0,85 - Xét cân màng phanh Q1  Plx  Pj  D12 1  Trong đó:  Q1 – Lực tác dụng lên đẩy bầu phanh Q1 = 7849,22 N = 800 KG  Pj - Áp suất bầu phanh, Pj = KG/cm2  D1 – Đường kính hiệu dụng màng phanh  𝜂1 – Hệ số tính đến độ nạp khí vào bầu phanh, 𝜂1 =  𝜂2 – Hệ số tính đến tổn hao ma sát, 𝜂2 = 0,95  Plx – Lực ép lò xo, theo kinh nghiệm lấy: Plx = 14 KG Thay giá trị vào cơng thức ta có: 18 BỘ MƠN CƠ KHÍ =√( SVTH: HỒ MINH QUANG 4.(800+14) )= 124,87 mm 3,14.7.10−2 1.0,95 - Diện tích hiệu dụng bầu phanh 3,14.124,872 = 12240,12 mm2 - Diện tích bao kín bầu phanh: FB = 𝐹𝐴 𝐾 = 12240,12 0,8 = 15300 mm2 K – Hệ số dự trữ lượng, lấy K = 0,8 - Đường kính bao kín bầu phanh 4.15300 = √( 3,14 ) = 139,6 mm Kết luận: Bầu phanh đảm bảo yêu cầu đặt Kiểm tra thấy phù hợp với loại buồng phanh kiểu 24 2.3.2 Thiết kế tính tốn bầu phanh sau d3 plx2 pj pj plx1 d2 l Q2 // p2 // p1 h Hình Sơ đồ kết cấu bầu phanh sau 19 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG - Xét cân cấu cam ép Phương trình cân lực: Q2.L.ηT = (P1// + P2//).h/2 Trong đó:  Q2 – lực tác dụng vào đẩy bầu phanh sau  L – cánh tay đòn xác định vẽ: L = 159 mm  𝜂 𝑇 – hiệu suất truyền động cam: 𝜂 𝑇 = 0,85  P1’’, P2’’ – lực đẩy cam lên guốc trước guc sau Từ hoạ đồ lực phanh ta có: P1// = 16479,32 N = 1679,8 KG P2// = 31129,15 N = 3173,2 KG h khoảng cách hai lực P1/ P2/, chọn theo xe tham khảo: h = 46 mm Thay số vào công thức (*) ta đ-ợc: = (1679,8+3173,2).23 159.0,85 = 825,8 KG + XÐt sù c©n b»ng cđa mµng phanh Q2  Plx  Pj  D22 1  Trong ®ã:  Q2 Lực tác dụng lên đẩy bầu phanh Q2 = 825,8 KG  Pj - ¸p suÊt cđa bÇu phanh Pj = KG/cm2  D2 - §-êng kÝnh hiƯu dơng cđa mµng phanh  η1 – Hệ số tính đến độ nạp khí vào bầu phanh, η1 =  η2 – HƯ sè tÝnh ®Õn tỉn hao ma s¸t, η2 = 0,95  Plx – Lùc Ðp lß xo, theo kinh nghiƯm lÊy: Plx = 14 KG Thay giá trị vào công thøc ta cã: 20 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG = √( 4.(825,8+14) ) = 126,8 mm 3,14.7.10−2 1.0,95 + DiƯn tÝch hiƯu dơng cđa bÇu phanh 3,14.126,82 = = 12621,4 mm2 + DiÖn tÝch bao kÝn cđa bÇu phanh.FB = FA / K K – HƯ số dự trữ l-ợng, lấy K = 0,8 Vậy: FB = 12621,4 / 0,8 = 15776,77 mm2 + §-êng kÝnh bao kÝn cđa bÇu phanh 4.15776,77 =√( 3,14 )= 141,7 mm Kết luận: Bầu phanh đảm bảo yêu cầu đặt Kiểm tra thấy phù hợp với loại buồng phanh kiểu 24 2.4 Kiểm tra khả làm việc cấu phanh 2.4.1 Kiểm tra tượng tự siết Hiện tượng tự xiết trình phanh tượng má phanh ép sát vào trống phanh lực ma sát mà không cần tác động lực P truyền động lên guốc phanh Trong trường hợp mô men phanh đứng phương diện mà nói tiến tới vơ hạn 21 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG Hiện tượng tự xiết gây bó cứng bánh xe, làm ổn định phanh, trường hợp xe tiến Do tính tốn thiết kế cần kiểm tra tượng tự xiết xe tiến Để kiểm tra tượng tự xiết, ta thiết lập môi quan hệ mô men phanh Mp lực ép P  Xảy tượng tự xiết khi: C cos   tg   C sin  Trong đó: C- khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt quay má phanh(mm), C=164 mm +) Trường hợp xe tiến: xe tiến phía trước, tượng tự xiết xảy 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=µ Vậy khơng xảy tượng tự xiết bánh xe 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=µ Vậy khơng xảy tượng tự xiết bánh xe lùi 2.4.2 Xác định kích thước má phanh Kích thước má phanh chọn sở đảm bảo công ma sát riêng áp suất má phanh, tỷ số trọng lượng tồn tơ diện tích toàn má phanh hạn chế độ làm việc phanh a) Kiểm tra công ma sát riêng Công ma sát riêng L xác định sở má phanh thu tồn động tơ chạy với vận tốc V0 trước phanh 22 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG GV02 L  L  400  1000( J / cm )(*) gF Trong đó:  G trọng lượng tồn ô tô đầy tải, G = 110000 (N)  V0 tốc độ ô tô 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 tồn má phanh tất bánh xe  Ta có cơng thức tính diện tích là: F  m  i 1 r bi 0i t   0i: góc ơm má phanh thứ i  bi: bề rộng má phanh thứ I, khảo sát thực tế bi= 160 (mm)  Rt: bán kính trống phanh, Rt = 190 mm Ta chọn cấu phanh bánh nhau, nên ta có: F  4( Ft  Fs ) đó: Ft diện tích má phanh trước Fs diện tích má phanh sau F  4(2.09.190.160  1, 74.190.160)  465728(mm )  4657(cm ) Thay vào (*) ta được: 110000.16, 662  L   334, 48  [L]( J / cm2 ) 2.9,81.4657 VËy tháa m·n ®iỊu kiƯn: l  l   400  1000 ( J / cm ) Vậy má phanh chọn thỏa mãn toàn lượng phanh bánh xe b) Kiểm tra áp suất bề mặt ma sát Khi muốn biết thời gian phục vụ má phanh hay tuổi thọ ta xét đến áp suất bề mặt ma sát dựa vào thông số q q Mp  [q]  2MN / m ** .b.rt 0 23 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG Theo cơng thức (**) ta thấy muốn xét đến thông số q phụ thuộc vào góc ơm má phanh mơ men phanh sinh cấu phanh ta xét đến má phanh có gốc ơm lớn chịu mơ men phanh lớn Xét cầu trước cầu trước chịu mô men phanh lớn cầu sau ta xét má trước chịu mô men phanh lớn má sau Ta có:  = 0,3  = 120 độ = 2.09 rad Rt = 190 mm; b=160mm Với cầu trước mô men sinh cấu phanh là: Mp=6499,5 (N.m)  q  6499,5  1794672 N / m2  1, 79 Mpa  0,3.0,16.0.19 2.09 q  1,5  2, Mpa Vậy guốc phanh trước đảm bảo áp suất riêng, guốc phanh sau đảm bảo áp suất riêng c Thời gian làm việc má phanh đánh giá tỉ số: p M   p   2,5  3,5.104 KG / m F M – Khối lượng tồn tơ, M=11000 KG FΣ = 370272 (cm2) = 0,3702 (m2) – Tổng diện tích bề mặt ma sát má phanh tất cấu phanh →p= 11000 0,3702 = 2,9 KG/m2 ≤ [p] Kết luận: Vậy giá trị p nằm giới hạn cho phép 2.4.3 Tính tốn nhiệt phát q trình phanh Trong q trình phanh động tơ chuyển thành nhiệt trống phanh phần thoát mơi trường khơng khí Nếu nhiệt độ cấu phanh lớn làm hệ số ma sát má trống giảm, dẫn đến giảm hiệu phanh Phương trình cân lượng: 24 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG t G V12  V22  mt C.t  Ft  k t d t g  G: trọng lượng toàn ô tô đầy tải  g: gia tốc trọng trường, lấy g=9,81(m/s2)  V1,V2: tốc độ đầu cuối phanh  mt: khối lượng trống phanh chi tiết bị nung nóng  (khối lượng tang trống =4 KG)  C: nhiệt dung riêng chi tiết bị nung nóng, (C=500J/Kg.độ)  t0: tăng nhiệt độ trống phanh so với môi trường khơng khí  Ft: diện tích làm mát trống phanh  kt: hệ số truyền nhiệt trống phanh khơng khí  t: thời gian phanh Trong công thức số hạng thứ phần lượng làm nung nóng trống phanh; số hạng thứ hai phần lượng truyền ngồi khơng khí Khi phanh ngặt thời gian ngắn, số hạng thứ hai bỏ qua Do ta xác định tăng nhiệt độ trống phanh sau: G.(V12  V22 ) t   150 2.g.mt C Sự tăng nhiệt độ trống phanh phanh với V1=30km/h=8,3(m/s) xe dừng hẳn V2=0 ta có: 11000.8,32 t   9, 650  150 ( Với mt = Kg) 2.9,81.8.500 Vậy đảm bảo nhiệt độ làm việc má phanh 2.5 Tính bền số chi tiết cấu phanh 2.5.1 Tính bền trống phanh a Tính áp suất tác dụng lên trống phanh Áp suất trống phanh tính theo cơng thức kinh nghiệm sau: 25 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG q MP  q  1,5  2,0MPa  rt bm  Trong đó:  𝑀𝑝 – Momen phanh lớn guốc phanh trước guốc phanh sau sinh 𝑀𝑝 = 6499,5 𝑁  𝜇 – Hệ số ma sát má phanh trống phanh 𝜇 = 0,3  b – Bề rộng má phanh, b = 160 (mm)  𝑟𝑡 – Bán kính trống phanh, 𝑟𝑡 = 2190 (mm)  𝛽0 – Góc ơm ma sát, 𝛽𝑜 = 120°  q  6499,5  1794672 N / m2  1, 79 Mpa  0,3.0,16.0.19 2.09 q  1,5  2, Mpa b Tính ứng suất hướng tâm ứng suất tiếp tuyến - Ứng suất hướng tâm tính theo cơng thức kinh nghiệm sau: qa' n  2 b'  a '  b'  1   r   - Ứng suất tiếp tuyến theo công thức kinh nghiệm sau: qa' t  2 b'  a '  b' 1  r     Trong đó:  a’ – Bán kính trống, a’= 180 (mm)  b’ – Bán kính ngồi trống, b’ = 190 (mm)  r – Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính, r = a’ 𝜎𝑛 𝜎𝑡 đạt giá trị cực đại 𝜎𝑛 = 𝜎𝑡 = 182943,1.0,182 0,192 −0,182 182943,1.0,182 0,192 −0,182 (1 − (1 + 0,192 0,182 0,192 0,182 )= -182943,1 (KG/m2) = -18 (KG/cm2) )= 3386919(KG/m2)= 338 (KG/cm2) 26 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG Ta có ứng suất tương đương bằng: 𝜎𝑡𝑑= √𝜎𝑛 + 𝜎𝑡 = √(−18)2 + 3382 = 338,47 Để đảm bảo an toàn ta láy thêm hệ số an toàn n = 1,5 𝜎𝑡𝑑 = 1,5.338,47 = 507,71 (KG/cm2) Trống phanh làm gam CX18-36 có [𝜎𝑘 ] = 1800 (KG/cm2) → 𝜎𝑡𝑑 = 507,71 KG/cm2 ≤ [𝜎𝑘 ] Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền 2.5.2 Tính bền chốt phanh a Thân chốt phanh chịu cắt hai mặt phẳng Điều kiện bền chốt phanh làm việc theo hai mặt là, công thức khinh nghiệm: c  = U1  F U1 n.2 2.3834,7 2.3,14.22 d  2U     400(kG / cm ) n.d = 305,3 => Đảm bảo độ bền Trong đó:  d – Đường kính chốt, d = 2,2 (cm)  U1 – Lực tác dụng lên chốt xác định phần trên, U1 = 38347 N  n – Số chốt phanh chịu lực, n = b Tính chốt phanh theo dập Điều kiện bền dập, công thức kinh nghiệm: d  = U1     800(kG / cm ) ld 3834,7 5.2,2 = 347,7 Trong đó:  d – Đường kính chốt, d = 2,2 cm  U1 – Lực tác dụng lên chốt xác định phần trên, U1  l – Chiều dài truyền sức ép vào thân chốt, l = 50 mm 27 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền 2.6 MÁY NÉN KHÍ * NhiƯm vơ: cung cÊp khí nén nén khí vào bình chứa để cung cấp cho hệ thống phanh * Các yêu cầu: Máy nén khí đ-ợc chọn cho đảm bảo yêu cầu sau: - Nạp nhanh bình chứa sau khởi động động - Giữ đ-ợc áp suất hệ thống gần với áp suất tính toán phanh liên tục Trên thực tế máy nén khí làm việc khoảng 10 20% thời gian làm việc ôtô, bình chứa đ-ợc nạp đầy máy nén đ-ợc chuyển sang chạy chế độ không tải Khi tính toán thiết kế máy nén khí có hai ph-ơng án: - Ph-ơng án 1: Tự thiết kế máy nén khí - Ph-ơng án 2: Mua máy đà có sẵn thị tr-ờng, kiểm tra xem có đạt yêu cầu không Hiện máy nén khí có bán thị tr-ờng nhiều, chọn ph-ơng án hai tốt 2.6.1 Các thơng số kỹ thuật máy nén khí  Số xy lanh: i=2 đặt thẳng hàng  Đường kính xy lanh: d=52 mm = 5,2 cm  Hành trình piston: S=38 mm = 3,8 cm  Số vịng quay máy nén khí: n=1700 v/ph  Tỷ số truyền đai: itđ=2  -Hiệu suất truyền khí máy nén khí η=0,6 2.6.2 Năng suất máy nén khí Năng suất máy nén khí xác định theo công thức: i. d S n.v Q (l / ph) 4000 Xe thiết kế sử dụng bình khí nén, dung tích bình 140 lít Vậy tổng lượng khí nén bình là: 5x140=700 (l) 28 BỘ MƠN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG 2.3,14.62.3,8.1700.0, Q  219(l / ph) 4000 Kết Luận: sau phút máy nén nạp 4x219=876 (l), khí nén đảm bảo nạp đầy tất bình chứa 2.6.3 Tính bền đường ống dẫn động phanh Trong tÝnh to¸n cã thĨ coi đ-ờng ống loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu có chiều dài lớn (Đây toán vỏ mỏng tròn xoay chịu tải trọng phân bố đối xøng tÝnh theo lý thuyÕt kh«ng m« men) Theo c«ng thøc sau: t  P.R P.R ; n  2.S S Trong đó: P - áp suất bên cđa ®-êng èng, P = KG/cm2  R – B¸n kÝnh cđa èng dÉn, R = 6,5 mm = 0,65 cm S Chiều dày đ-ờng ống, S = 0,7 mm = 0,07 cm §èi víi èng dẫn làm hợp kim đồng thì: 2600 ( KG / cm ) Thay vào công thức ta đ-ợc: t 7.0,65 7.0,65 65( KG / cm ) ;  n   32,5( KG / cm ) 0,07 2.0,07 øng suÊt t-ơng là: td t2 n2  65  32,5  72,5( KG / cm )    29 BỘ MÔN CƠ KHÍ SVTH: HỒ MINH QUANG TÀI LIỆU THAM KHẢO Thiết kế tính tốn tơ – Nguyễn Trọng Hoan – NXB giáo dục việt nam Kết cấu ô tô – Nguyễn Khắc Trai 30 ... cứu môn học: Lý thuyết ô tô; Cấu tạo tơ; Kết cấu tính tốn tơ Cuốn sách hướng dẫn thiết kế môn học nhằm giúp sinh viên chuyên ngành nắm trình tự phương pháp thiết kế hệ thống phanh: Hệ thống phanh. .. trống - Cơ cấu phanh đĩa - Cơ cấu phanh dài c Theo dẫn động phanh - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực - Hệ thống phanh dẫn động khí nén - Hệ thống phanh dẫn động... cảu cấu phanh Trên tô đại sử dụng phổ biến hai loại cấu phanh: phanh tang trống (phanh guốc) phanh đĩa Phanh guốc sử dụng chủ yếu ô tô có tải trọng lớn: tơ tổ chở khách số loại ô tô Phanh đĩa