THIẾT KẾ HẸ THỐNG PHANH Ô TÔ

Phần THIẾT KẾ HẸ THỐNG PHANH Ô TÔ Chương (Bài & 2): Tổng quan hệ thống phanh ô tô Phanh xếp vào danh sách hệ thống đảm bảo an toàn xe Dĩ nhiên không xe mà phương tiện vận chuyển cần phải có hệ thống giúp giảm tốc độ dừng lại theo ý muốn người điều khiển Hệ thống phanh ô tô máy kéo phải có tối thiểu ba loại phanh, là: - Hệt hống phanh chính: Hệt hống phanh sử dụng để làm việc thường xuyên tất chế độ chuyển động, thường điền khiển bàn đạp nên gọi phanh chân - Phanh dự trữ (còn gọi phanh phụ): Dùng để phanh ô tô trường hợp phanh bị hỏng - Phanh dừng: Dùng để giữ tô đứng yên chỗ dừng xe không làm việc Phanh thường điều khiển tay nên gọi phanh tay Phanh dừng gọi phanh phụ phanh tạm thời phanh bị cố - Phanh chậm dần: Trên ô tô, máy kéo tải trọng lớn (như xe tải có trọng lượng tồn lớn 12 tấn, xe khách có trọng lượng tồn lớn tấn) xe làm việc vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống dốc dài, phải có phanh chậm dần Phanh chậm dần thiết kế kiểu van chắn đường khí thải động đốt trong; theo van chắn đóng gần kín tạo áp suất nén động piston từ DCD lên DCT đóng vai trị nhu máy nén khí tạo cơng âm cản lại chuyển động động cản lại chuyển động tơ Vì vậy, phanh chậm dần dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng giới hạn cho phép xuống dốc để giảm dần tốc độ ô tô trước dừng hẳn 1.1 CÔNG DỤNG & YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH CHÍNH 1.1.1 Cơng dụng hệt hống phanh - Giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết (HT phanh chính) HỆ THỐNG PHANH CHÍNH: TRANG BỊ CƠ CẤU PHANH Ở TẤT CẢ CÁC BÃNH XE => TẠO LỰC PHANH MAX CÓ THỂ ĐỂ GIẢM NHANH TỐC ĐỘ VỀ (PHANH KHẨN CẤP) F_max Chú ý không sử dụng phanh để rà phanh liên tục xe xuống dốc dài ! => Phải dùng ma sát động (MT) để hãm thêm cho xe xuống dốc (Phanh chậm dần ma sát động cơ, nén khí đường thải nhờ van chắn đường ống thải) Nhưng ý xe với hộp số tự động AT CVT (dùng ly hợp biến mô thủy lực) => không dùng dc ma sát động để hãm xe xuông dốc dài=> Giải pháp: thiết kế thêm ly hợp khóa biến mơ (up-lock) gài số thấp (….1, LOW) để tận dụng phần ma sát động tốc độ cao (nhờ gài số thấp L hoăc 1) 1.1.2 Yêu cầu kỹ thuật hệ thống phanh chính: Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: a) Có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cường độ lớn trường hợp nguy hiểm (Lực phanh lớn = > thời ian phanh ngắn => Quảng đường phanh ngắn có thể) NẾU CĨ ABS => CHỐNG TRƯỢT => sẵn sàng nâng cao hệ số bám thiết kế => gia tốc lớn => lực phanh lớn hơn=> Quảng đường phanh ngắn Kết hiệu phanh cao b) Độ nhạy hệ thống phanh phải cao có thể: thời gian tính từ tác dụng lực điều khiển phanh đến => lực phanh đạt max phải ngắn (cơ cấu phanh đĩa => nhanh kiểu trống guốc! phanh khí nén khí giãn nở nên độ nhạy phanh dầu) c) Các cấu phanh phải thực đồng thời (phanh lúc)! (phanh dầu dễ đồng thời ; rong khí khí nén khó đồng thời) d) Lực phanh đồng đều: khơng dễ nguy lệch phanh, xoay xe => xoay nhiều => xe bị lật Ngồi cịn phải có u cầu khí chung: + Điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe + Hệ thống phanh làm việc tin cậy an toàn + Cơ cấu phanh có khả nhiệt tốt (vì động xe phanh tiêu hao qua ma sát cấu phanh & biến thành nhiệt tản kí trời) + Đối với phanh dừng => phải giữu xe đứng yên lâu dài dốc Có thể hổ trợ phần hệ thống phanh tác dụng 1.2 PHÂN TÍCH ĐẶC ĐIỂM HỆ THỐNG PHANH (HT PHANH CHÍNH) 1.2.1 Phân tích đặc điểm dẫn động phanh: (=> phân tích theo yêu cầu kỹ thuật nêu trên) a) Phân tích đặc điểm dẫn động phanh dầu: Hình 1-8 Dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng 1-Xy lanh kiểu kép; 2-Các piston; 3-Các bình chứa dầu; 4-Bầu trợ lực chân không; 5-Piston (hoặc màng) bầu trợ lực chân khơng; 6-Lọc khơng khí; 7-Cụm lị xo nắp van kết hợp; 8-Van khơng khí; 9-Bàn đạp; 10-Lò xo hồi vị cần đẩy từ bàn đạp kiêm chức đóng kín đế van khơng khí với nắp van 7; 11-Đế van chân khơng; 12- Bình chân không; 13-Van chiều; 14,15-Các đường dẫn đến xy lanh bánh xe sau/trước Ưu điểm: Phanh dầu đơn giản : Áp suất dầu Xy lanh => truyền khắp hệ thống => thông qua đuong ống => đến xy lanh công tác => tạo lực ép cho cấu phanh; có tất ưu điểm theo yêu cầu kỹ thuật: + Có thể tạo lực phanh lớn theo yêu cầu + Có độ nhạy tốt (vì dầu có sẵn tồn hệ thống & không chịu nén) + Thực phanh đồng thời (cùng lúc tất cấu phanh): áp suất theo phuong toàn hệ thống; cấu mà guốc phanh chưa ép sát, cịn dịch chuyển => áp suất toàn hệ thống áp suất ma sát thủy lực dịch chuyển; tăng lên áp suất max để phanh riêng cấu phanh) + Lực phanh đồng đều: áp suất dầu đạt max toàn hệ thống Chỉ khác khơng nhiều ma sát khí khơng giống cấu phanh Nhược điểm: + Lực phanh trực tiếp lái xe tạo thông qua áp suất dầu => không đủ lớn để phanh ô tơ cần lực phanh lớn => Khắc phục: PHẢI CĨ BỘ PHẬN HỔ TRỢ THÊM LỰC : - Trợ lực chân khơng: Tận dụng chênh lệch khơng khí với chân không (lấy từ họng nạp động Xăng máy hút đói với động Diesel) để tạo thêm lực hổ trợ cho lái xe - Trợ lực khí nén: Sử dụng chênh lệch cao khí nén (nhờ máy nén khí) với khơng khí để tạo thêm lực hổ trợ cho lái xe + Mất tác dụng phanh bị rị rit lọt khơng khí vào hệ thống => phân tử dầu cịn dịch chuyển => áp suất dầu ma sát thủy lực dịch chuyển => tăng lên max lớn để phanh => Khắc phục: CHỐNG LỌT KHÍ VÀO HỆ THỐNG: - Tạo áp suất dư hệ thống: Nâng cao bình chưa dầu để tạo cột áp dư; làm van ngược chiều đặt xy-lanh đường ống (dầu cao áp lại bình chứa áp suất đủ thắng lò xo van ngược để mở van dầu về) - Phải có van xả “air” tất xy lanh bánh xe: Để xả khơng khí khơng may lọt vào hệ thống (nhất sửa chữa bảo dưỡng, cấp dầu …) Áp suất làm việc lớn (7.10 đến 20.106 [N/m2]) so với khí nén 7-8[KG/cm 2] (0,7 đến 0,8).106 Dễ rò rỉ => làm độ tin cậy an toàn chưa cao (dễ phanh rò rỉ) => khắc phục: đường ống có kích thước nhỏ (d==2mm) dày, dẻo, bền=> ống đồng thép mềm b) Phân tích đặc điểm dẫn động phanh khí nén: Hình 1-12 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén 1-Máy nén khí; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Bộ lọc bụi lắng nước; 4-Cụm van chia bảo vệ dịng độc lập; 5,6-Các bình chứa khí nén; 7- Tổng van phân phối hai dịng; 8Bầu phanh cấu phanh trước; 9- Bầu phanh cấu phanh sau Ưu điểm: Tuy có cấu tạo phức tạp; có số ưu điểm khắc phục dẫn động dầu : + Có thể tạo lực phanh lớn theo yêu cầu + Lực điều khiển nhẹ nhàng (chỉ cần mở van điều khiển ; áp suất máy nén tạo ra) ; + Áp suất làm việc thấp ; đặc biệt áp suất máy nén cung cấp liên tục => có nhánh bị rị rỉ, nhánh khác phanh bình thường => => độ tin cậy an toàn cao Tuy nhiên, ngược lại với phanh dầu ; dẫn động khí nén có nhiều nhược điểm : + Có độ nhạy khơng tốt (vì khí nén giãn nở : mở van, áp suất khí bị tiết lưu giãn nở qua van, tiếp trục giãn nở & chuyển động đường ống bầu phanh ; sau tích tụ bầu để đạt áp suất max yêu cầu để phanh) => KHẮC PHỤC : làm đường ống có kích thước lớn (10 đến 12 [mm]) ; kích thước bầu phanh hạn chế để mau tích tụ đủ áp max (mặc dù áp suất khí nén thấp) + Thực phanh không đồng thời (không lúc tất cấu phanh): Áp suất không đồng hệ thống ; bầu phanh sau xa tích đủ áp chậm KHẮC PHỤC : Mở van cho dòng sau trước ; thiết kế thêm van tăng tốc & xả nhanh cho dịng sau Hình 1-12B Sơ đồ dẫn động phanh khí nén (có van tăng tốc & xả nhanh) 1-Máy nén khí; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Bộ lọc bụi lắng nước; 4-Cụm van chia bảo vệ dịng độc lập; 5-Bình chứa khí nén cho phanh sau; 6- Van tăng tốc & xả nhanh; 7- Đầu chia hai dòng cho hai bầu; 8-Các bầu phanh sau; 9- Dịng điều khiển mở/đóng van tăng tốc (6); 10- Bàn đạp phanh; 11- Tổng van phanh dòng; 12- Các bầu phanh trước; 13- Đường ống dẫn khí nén đến bầu phanh trước; 14- Bình chứa khí nén cho phanh trước + Lực phanh khơng đồng đều: tổn thất má sát dịng khí đường ống khác (dài ngắn, cũ …) => áp suất phanh bầu phanh khác nhau; cộng với ma sat khí khác => mo-men phanh cấu dễ khác nhau, khó đồng KHẮC PHỤC : Yêu cầu chiều dài đường ống từ nới cấp đến bầu phanh phải nhau; giống kích cỡ, chỗ uốn cong, cũ … c) Phân tích đặc điểm dẫn động phanh liên hợp thủy khí: Hình 1-14 Dẫn động phanh liên hợp thủy khí 1-Máy nén khí; 2-Bộ điều chỉnh áp suất; 3-Bộ lọc bụi lắng nước; 4-Cụm van chia bảo vệ dòng độc lập; 5,6-Các bình chứa khí nén; 7- Tổng van phân phối hai dịng; 8Bầu khí nén xy lanh dịng phanh trước; 9- Xy lanh dịng phanh trước; 10- Xy-lanh công tác cấu phanh trước; 11- Cơ cấu phanh trước; 12- Bầu khí nén xy lanh dịng phanh sau; 13- Xy lanh dịng phanh sau; 14- Xylanh công tác cấu phanh sau; 15- Cơ cấu phanh sau Ưu điểm: Phanh liên hợp thủy khí tích hợp tát ưu điểm hai kiểu phanh dầu & khí nén; đồng thời khắc phục nhược điểm hai; tức là: + Có thể tạo lực phanh lớn theo yêu cầu + Có độ nhạy tốt (vì cấu phanh kiểu dẫn động dầu không chịu nén) + Thực phanh đồng thời (cùng lúc tất cấu phanh): áp suất theo phuong toàn hệ thống đường ống cấu phanh; cấu mà guốc phanh chưa ép sát, dịch chuyển => áp suất tồn hệ thống áp suất ma sát thủy lực dịch chuyển; tăng lên áp suất max) + Lực phanh đồng đều: áp suất dầu đạt max toàn hệ thống cấu phanh dầu + Lực điều khiển nhẹ nhàng (chỉ cần mở van điều khiển; áp suất máy nén tạo ra) mà không cần trợ lực Nhược điểm: + Mất tác dụng phanh bị rị rit lọt khơng khí vào hệ thống dầu => Khắc phục: CHỐNG LỌT KHÍ VÀO HỆ THỐNG: - Tạo áp suất dư hệ thống dầu: Nâng cao bình chưa dầu để tạo cột áp dư; làm van ngược chiều đặt xy-lanh đường ống (dầu cao áp lại bình chứa áp suất đủ thắng lò xo van ngược để mở van dầu về) - Phải có van xả “air” tất xy lanh bánh xe: Để xả khơng khí khơng may lọt vào hệ thống (nhất sửa chữa bảo dưỡng, cấp dầu …) d) Phân tích đặc điểm dẫn động phanh điều khiển điện tử (dẫn động dầu & thủy Hình 2.10: Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh ABS dẫn động dầu Chú thích hình 2.10: 1- Bàn dạp phanh; 2- Bầu trợ lực phanh; 3- Xy-lanh chính; 4- Bình chứa dầu phanh; 5- Ống dẫn dầu (loại ống mềm); 6- Đường ống dẫn dầu phanh (ống thép); 7- Cơ cấu phanh (kiểu đĩa); 8- Cảm biến tốc độ bánh xe; 9- Môđun thủy lục ; 10- Bộ điều khiển điện tử ABS; 11- Đèn báo chẩn đoán ABS Sơ đồ mạch quy ước minh họa cấu trúc mô-đun thủy lực hệ thống ABS trình bày hình 2.11 Hình 2.11: Sơ đồ mạch thủy lực mơ-đun phanh ABS dẫn động thủy lực Chú thích hình 2.11: 1- Xy-lanh bình chứa (Master cylinder with reservoir); 2- Bầu trợ lực phnah (Brake booster); 3- Bàn đạp phanh (Brake pedal); 4- Cơ cấu phanh bánh xe (Wheel brake); 5- Bình ổn áp (Damping chamber); 6- Bơm điện (pump electric); 6b- Van chiều; 7- Van cấp thường mở (Input Valve in open setting); 7b (*)- Van áp suất dư nhánh cấp; 8- Van xả thường đóng (Output Valve in closed setting); 8b (**)- Van điều chỉnh áp suất giới hạn; 9- Bình tích (Brake-fluid acculator) Chú ý 1(*): Đối với nhánh cấp, có sử dụng thêm van tạo áp suất dư (pilot valve) hệ thống để chống lọt khí vào hệ thống (nhờ van chiều: cho chiều đi, cho chiều (7b – xem hình 2.9) Van bố trí cửa xy lanh tích hợp van cấp IV Chú ý 2(**): Để tránh áp suất bơm tạo vượt giới hạn lớn theo thiết kế (hoặc lái xe đạp phanh q mạnh đột ngột), hệt hống có thêm van điều Chương (Bài 4) Thiết kế điều khiển dẫn động phanh 3.1 Tính tốn thiết kế điều khiển dẫn động phanh dầu & liên hợp thủy khí 3.1.1 Hành trình dịch chuyển đầu piston xy lanh cơng tác cấu ép Trong truyền động phanh dầu, để tạo lực ép cho cấu phanh thường dùng piston để truyền lực ép P lên guốc phanh ép trực tiếp lên đĩa phanh (đối với cấu phanh đĩa) + Đối với kiểu cấu phanh guốc: hành trình dịch chuyển piston cơng tác x [mm] cấu ép xác định: x x= P1 (1.46) P2 fN2 a o khe hở hướng kính trung bình má phanh trống phanh (xem rt N chỉnh theo kinh hình 1.9) Khe hở hướng kính trung bình thường o N điều 0 h b nghiệm từ 0,5 đến 0,6[mm] Cịn m độ mịn hướng kính cho phép má phanh tang trống Khi lượng mịn hướng kínhfNđạt đến giá trị cho phép nằm khoảng 1,01,2[mm] hành trình bàn đạp đạt giá trị cực đại cho phép [S bd] mà cần phải điều chỉnh lại khe hở hướng kính trung bình o Hình 1.9: Sơ đồ tính hành trình x Giá trị cực đại cho phép hành trình bàn đạp ơtơ ứng với giới hạn mòn phải điều chỉnh khe hở nằm giới hạn kinh nghiệm sau + Đối với ôtô vận tải hàng hóa hành khách: [Sbd] = 170180[mm] + Đối với ôtô du lịch: [Sbd] = 150160 [mm] (1.47) Chú ý rằng, giá trị hành trình thực tế bàn đạp khơng tính đến lượng mịn m nằm khoảng [Sbd] = 6090[mm] xe du lịch khoảng [Sbd] = 70100[mm] xe vận tải hàng hóa hành khách + Đối với kiểu cấu phanh đĩa: hành trình dịch chuyển piston công tác x [mm] cấu ép phanh đĩa xác định bằng: x = o (1.48) Với cấu phanh đĩa, khe hở hướng trục o thường nhỏ với giá trị vào khoảng (0,30,5)[mm] Chú ý kiểu cấu phanh đĩa khe hở hướng trục o thường tự điều chỉnh ma sát đĩa phanh má phanh cấu tự điều chỉnh cưỡng khe hở o, cơng thức (1.45) khơng có thơng số lượng mịn cho phép m Chính cấu phanh đĩa có ưu điểm bậc hẳn cấu phanh trống guốc “độ chậm tác dụng” nhỏ 3.1.2 Hành trình dịch chuyển piston xy lanh Piston có nhiệm vụ truyền lực từ bàn đạp trợ lực phanh (nếu có) để tạo áp suất cao hệ thống phanh Áp suất cao hệ thống bắt đầu hình thành tất khe hở hệ thống phanh khắc phục, nên hành trình dịch chuyển piston xy-lanh hc [mm] xác định hc = (1.49) đó: x1, x2 hành trình dịch chuyển piston công tác cấu phanh cầu trước/sau Cịn số theo thơng số x để xác định số lượng hai piston công tác cấu phanh n1, n2 tương ứng số lượng trục bánh xe cầu trước/sau d1, d2 đường kính xy-lanh cơng tác cấu phanh cầu trước, cầu sau Chỉ số bên ngoặc đơn xác định có hai cấu phanh trục bánh xe trước/sau Dc đường kính xy lanh ddk đường kính xy lanh dầu điều khiển đóng mở van trợ lực kiểu trợ lực gián tiếp (đối với kiểu điều khiển trực tiếp ddk/Dc) 1, 2 khe hở thơng dầu xy-lanh trạng thái khơng phanh ứng với dòng trước/sau dk khoảng dịch chuyển piston trợ lực để điều khiển đóng mở van trợ lực Cịn K hệ số tính đến độ đàn hồi hệ thống Theo kinh nghiệm, thường K  1,051,07 Trong tính tốn thiết kế, khe hở 1, 2 dk thường chọn theo kinh nghiệm với giá trị nằm khoảng 1,02,0[mm] 3.1.3 Đường kính xy lanh xy lanh cơng tác Đường kính xy-lanh cơng tác dk cấu phanh kiểu trống guốc xác định từ lực ép yêu cầu tương ứng Fk (1.50) Fk lực ép yêu cầu cấu phanh thứ k; p d áp suất làm việc dầu phanh xy lanh thứ k Đối với cấu phanh đĩa: (1.50b) Trong nk số xy lanh ép cấu phanh đĩa thứ k Khi phanh với lực phanh lớn áp suất dầu phanh p d hệ thống nằm khoảng: + Hệ thống phanh khơng có bơm dầu hổ trợ: pd  510[MN/m2] + Hệ thống phanh có bơm dầu hổ trợ (ABS): pd  1025[MN/m2] đó, giới hạn thấp chọn cho cấu phanh đĩa; giới hạn cao chọn cho cấu phanh trống guốc Đường kính xy lanh Dc xác định từ tỷ số khuếch đại thủy lực ik sau: (1.51) ik tỷ số khuếch đại thủy lực xy-lanh cơng tác thứ k so với xy-lanh Thực tế kinh nghiệm hệ thống phanh dầu tỷ số khuếch đại thủy lực cấu phanh guốc thường nằm khoảng i k = 0,751,50 Còn tỷ số khuếch đại thủy lực cấu phanh đĩa nằm khoảng id = 1,003,00 Vì tính tốn thiết kế tính đường kính xy-lanh theo giá trị trung bình gần sau: + Đối với cấu phanh trống guốc: (1.52) + Đối với cấu phanh đĩa: (1.52b) Ở dkmin giá trị nhỏ đường kính xy-lanh cơng tác; d kmax giá trị lớn đường kính xy-lanh cơng tác; n 1,2 số nguyên để số xy-lanh công tác cấu phanh đĩa trước sau; số 0,751,50 1,003,00 hệ số khuếch đại, chọn theo kinh nghiệm nêu 3.1.4a Hành trình thể tích bầu phanh hệ thống phanh thủy khí Hành trình dịch chuyển piston xy-lanh hành trình dịch chuyển bầu phanh khí nén dẫn động phanh thủy khí Trên sở hành trình dịch chuyển bầu phanh khí nén, thể tích bầu phanh khí nén cịn xác định theo đường kính bầu phanh cho biểu thức cân lực sau: (1.50) 3.1.4 Hành trình tỷ số truyền bàn đạp phanh hệ thống phanh dầu Địn bàn đạp phanh có nhiệm vụ truyền lực đạp lái xe lên piston xylanh Vì dịch chuyển đầu bàn đạp phanh xác định: Sbd = (1.53) h hành trình dịch chuyển piston xy-lanh chính; d khe hở cần thiết cần đẩy piston xy-lanh chính; i bd tỷ số khuếch đại lực từ bàn đạp đến piston xy-lanh chính; thường gọi tỷ số truyền bàn đạp Thay cơng thức tính hành trình dịch chuyển piston xy-lanh h (1.46) vào cơng thức (1.50) với điều kiện giá trị hành trình bàn đạp lớn ứng với lúc má phanh mòn đến giới hạn phải hiệu chỉnh không vượt giá trị cho phép cho (1.44) ta có: (1.54) Chú ý cơng thức (1.54) sử dụng dấu “thuộc về” (Ỵ) để xác định giá trị hành trình bàn đạp phải nằm giới hạn thuộc tầm với dễ chịu cho lái xe (chứ không dùng dấu = dấu bất đẳng thức £ v.v ) Nếu gọi i1 = (d1/Dc)2, i2 = (d2/Dc)2, idk = (ddk/Dc)2 tỷ số khuếch đại thủy lực từ điều kiện (1.54) ta tính tỷ số truyền bàn đạp ibd : (1.55) Đặc biệt d1 = d2 = ddk = Dc; tức i1 = i2 = idk = cơng thức tính tỷ số truyền bàn đạp (1.52) viết lại đơn giản hơn: (1.55b) Trong cơng thức khe hở cần thiết cần đẩy piston xy-lanh  thường có giá trị khoảng 0,30,5[mm] Giá trị tỷ số truyền bàn đạp nằm khoảng ibd  4,510 Các thông số khác giải thích Chú ý rằng, khơng xét đến lượng mịn giới hạn cho phép m, hành trình thực tế bàn đạp nằm khoảng [S bd] = 60100[mm] Giới hạn lớn áp dụng cho xe vận tải hàng hóa hành khách loại xe dùng kiểu cấu phanh trống guốc Còn tỷ số hành trình bàn đạp thực tế (tính theo cơng thức (1.53) m = 0) so với hành trình có ích bàn đạp (khơng tính khe hở tự do: 1 = 2 =  = m = 0) thường nằm khoảng từ 1,41,6 cấu phanh trống guốc; khoảng 1,62,0 cấu phanh đĩa 3.1.5 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh chưa tính trợ lực Lực cần thiết phải tác dụng lên bàn đạp phanh (khi chưa tính đến trợ lực) để thực trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu sau: (1.56) đó: Dxl đường kính xy-lanh cung cấp dầu cho xy-lanh công tác; dùng kiểu trợ lực trực tiếp D xl xy-lanh Dc Thơng số pd áp suất làm việc yêu cầu lớn dầu hệ thống phanh khẩn cấp Đại lượng i bd tỷ số truyền bàn đạp xác định theo công thức (1.55) Thông số bd hiệu suất bàn đạp, kể đến tổn thất truyền lực tính từ bàn đạp đến piston xy-lanh Cịn xl hiệu suất xét đến tổn thất ma sát piston với xy-lanh Trong tính tốn, hiệu suất chọn theo kinh nghiệm sau: + Hiệu suất truyền động khí : bd  0,850,90 + Hiệu suất piston-xylanh: xl  0,920,95 (1.56b) Giá trị tính tốn lực bàn đạp theo công thức (1.56) yêu cầu phải nhỏ giá trị cho phép nhằm bảo đảm điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe ôtô sau: + Với xe du lịch, tải khách cỡ nhỏ: [Fbd]200300[N] + Với xe tải khách cỡ trung bình lớn : [Fbd] 300400[N] Nếu giá trị tính tốn lực bàn đạp theo công thức (1.56) mà lớn giới hạn cho phép nêu phải tính tốn thiết kế thêm phận trợ lực cho hệ thống điều khiển nhằm giảm nhẹ lực điều khiển cho lái xe mục 2.1.6 3.1.6 Lực trợ lực cần thiết trợ lực Khi có phận trợ lực phanh (trực tiếp hay gián tiếp) cơng thức tổng qt nhằm xác định lực cần thiết phải có để thực điều khiển trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu sau: (1.57) Dxl đường kính xy-lanh cung cấp dầu cho xy-lanh cơng tác; cịn p d áp suất làm việc lớn dầu hệ thống phanh khẩn cấp; đại lượng itl tỷ số truyền khuếch đại trợ lực, tính từ xy-lanh trợ lực (trợ lực chân khơng trợ lực khí nén) đến piston xy-lanh cung cấp dầu cho xy-lanh công tác (xem hình 1.10), đại lượng tl hiệu suất phận trợ lực, kể đến tổn thất truyền lực tính từ xy-lanh trợ lực đến piston xy-lanh cung cấp dầu cho xy-lanh công tác Chú thích hình 1.10 : 1- xy-lanh kiểu kép, 2- piston, 3- bình chứa dầu, 4- bầu trợ lực chân khơng, 5- piston (hoặc màng) bầu trợ lực chân không, 6- cấu đàn hồi tỷ lệ, 7- cụm lò xo nắp van kết hợp (vừa nắp van không khí – đóng kín với đế van khơng khí gắn đầu cần đẩy; vừa nắp van chân không – mở đế van chân không 11), 8- lọc khơng khí, 9- bàn15 đạp, 10lị xo hồi vị cần đẩy từ bàn đạp kiêm chức đóng kín đế van khơng khí với nắp A B van 7, 11- đế van chân khơng, 12- bình chân không (thông với họp nạp động 14 xăng – thông với bơm chân không xe dùng động diezel), 13- van chiều, 14 – đường 11 dẫn dầu đến xy-lanh bánh xe sau/trước 1510 th ô n g sô ? 13 Trong trường hợp trợ lực trực tiếp (xem hình 1.10) itl = 1; hiệu suất 12 tl chọn tương tự (1.56b) Còn trường hợp trợ lực gián tiếp tùy sơ đồ ngun lý 1.10:cụSơthểđồgiá tính dầuđicó lực trực tiếp trợ lực đểHình xác định trịtruyền i động cũngphanh bị giảm từ trợ 510% tl tl Khi thiết kế hệ thống điều khiển phanh có trợ lực lực bàn đạp thường chọn trước cho bảo đảm yêu cầu điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe Lúc lực bàn đạp Fbd cơng thức (1.57) chọn gía trị cho [Fbd] (1.56c), lực yêu cầu trợ lực F tl xác định theo công thức (1.57) phải thỏa mãn điều kiện sau: (1.58) công thức (1.58) này, thông số thích 3.1.7 Đường kính xy-lanh bầu trợ lực Để giảm nhẹ lực điều khiển phanh cho lái xe, thường dùng trợ lực kiểu chân không trợ lực kiểu khí nén Lực trợ lực tạo nhờ nguyên lý chênh lệch áp suất hai ngăn bầu trợ lực xác định sau: (1.59) Suy đường kính bầu trợ lực Db: (1.59b) Ở p độ chênh lệch áp suất lớn hai ngăn bầu trợ lực phanh khẩn cấp Trong thiết kế giá trị chênh lệch áp suất p chọn sau: + Với kiểu trợ lực chân không: pck  (0,0500,065)[MN/m2] pkn  (0,5500,750)[MN/m2] (1.60) + Với kiểu trợ lực khí nén: Kích thước bầu trợ lực loại xe thường nằm khoảng giá trị từ Db  250[mm] đến 400[mm]; giá trị giới hạn lớn thường thuộc trợ lực chân không dùng cấu phanh đĩa Trong trường hợp đường kính tính tốn thiết kế với bầu trợ lực phanh kiểu chân không Db có giá trị lớn giới hạn cho, sử dụng bầu trợ lực kiểu kép (xem hình 1.11) Lúc biểu thức cân lực bầu trợ lực cho công thức (1.59) xác định lại theo cân bầu trợ lực hai màng (bầu trợ lực kép) 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 Chú thích hình 1.11 : 1- van chiều, 2- đầu đẩy xy-lanh chính, 3- đệm làm kín buồng chân khơng I bầu trợ lực thứ nhất, 4- lò xo hồi vị màng ngăn bầu trợ lực thứ nhất, 5- thân bầu trợ lực thứ nhất, 6- đĩa tỳ màng ngăn bầu trợ lực thứ nhất, 7- màng ngăn bầu trợ lực thứ nhất, 8- vách liên kết hai bầu trợ lực, 9- vách bao kín đường thơng hai ngăn khơng khí hai bầu trợ lực, 10- vách ngăn hai bầu trợ lực, 11- màng bầu trợ lực thứ hai, 12- đĩa tỳ màng ngăn bầu trợ lực thứ hai, 13- đệm làm kín buồng chân không III bầu trợ lực thứ hai, 14- bu-lông gắn trợ lực kép vào thân xe, 15- đệm đàn hồi tỷ lệ trợ lực, 16- van chân không bầu trợ lực thứ hai, 17- đệm làm kín phía sau bầu trợ lực thứ hai, 18- lị xo đóng kín van chân khơng bầu trợ lực thứ hai, 19- đế van kép bầu trợ lực thứ hai, 20- van khơng khí, 21- thân tùy động bầu trợ lực kép, 22- đai ốc nối cần đẩy bầu trợ lực kép, 23- lỗ liên kết cần đẩy với bàn đạp phanh, 24- ống mềm chắn bụi, 25- lọc bụi cho dòng khơng khí, 26-lị xo hồi vị cần đẩy - kiêm chức đóng kín van khơng khí, 27-chốt hạn chế hành trình cần đẩy, 28- lỗ thơng hai ngăn khơng khí II IV, I- ngăn chân khơng bầu thứ nhất, II- ngăn khơng khí bầu thứ nhất, III- ngăn chân không bầu thứ hai, IV- ngăn khơng khí bầu thứ hai Biểu thức xác định lực trợ lực bầu trợ lực kép tạo lúc xác định theo cân bầu trợ lực hai màng (hình 1.11) sau : (1.61) Để đơn giản kết cấu chọn D b2 = Db1 = Dbk lúc biểu thức (1.61) viết lại : (1.62) Từ ta suy đường kính bầu trợ lực kép sau : (1.63) 3.2 Tính tốn điều khiển dẫn động phanh khí nén 3.2.1 Hành trình dịch chuyển đầu guốc di động Trong truyền động phanh khí nén cấu phanh chủ yếu kiểu tang trống, với cấu ép để tạo lực ép tác dụng lên guốc phanh nhờ cam ép khí Hành trình dịch chuyển đầu guốc di động x [mm] xác định theo công thức (1.46); tức là: x= (1.64) Các thông số thích chọn theo (1.46) 3.2.2 Hành trình dịch chuyển cần đẩy bầu phanh Giá trị dịch chuyển đầu guốc di động thực nhờ hành trình nâng cam ép Hiện góc quay trục cam tương ứng với hành trình dịch chuyển x (hành trình nâng cam) nằm khoảng 1510o Tương ứng với góc quay hành trình dịch chuyển cần đẩy bầu phanh hb [mm] xác định hb  Ld.� q (1.65) Ld chiều dài cánh tay đòn dẫn động cam ép; cịn �q góc quay cam Trong thiết kế, chiều dài cánh tay địn quay cam ép lấy vào khoảng (110-150)[mm] Với kết cấu hành trình dịch chuyển cẩn đẩy bầu phanh nằm khoảng 4025[mm] 3.2.3 Lực đẩy yêu cầu bầu phanh Lực đẩy yêu cầu bầu phanh Fb cấu phanh khí nén xác định từ lực ép yêu cầu tương ứng cam ép F1 F2 sau: Fb = (1.66) Trong F1 F2 lần lượ lực ép yêu cầu cam ép hai guốc phanh xác định từ (1.28) va (1.28b); Ld chiều dài cánh tay đòn dẫn động cam ép; ro bán kính vịng trịn sở cam ép Trong tính tốn thiết kế chọn bán kính vòng tròn sở cam ép ro  3050[mm] 3.2.4 Đường kính bầu phanh Đường kính bầu phanh Db cấu phanh khí nén xác định từ lực đẩy yêu cầu bầu phanh Fb xác định (1.67) pkn áp suất khí nén cung cấp vào bầu phanh phanh khẩn cấp Khi phanh với lực phanh lớn áp suất khí nén trong bầu phanh nằm khoảng (0,700,80)[MN/m2] xe có tải trung bình trở lại; với xe tải lớn áp suất khí nén trong bầu phanh nằm khoảng (0,901,00) [MN/m2] Cịn kích thước bầu phanh có giá trị nằm khoảng D b  (100  200) [mm] 3.2.5 Thể tích bình chứa khí nén số lượng bình chứa khí nén Dung tích bình chứa khí nén Vc phải có dung tích đủ lớn để thực trình phanh khẩn cấp liên tục mười (10) lần mà áp suất bình chứa không giảm 50% so với áp suất yêu cầu ban đầu p mà máy nén không khí khơng cịn hoạt động Quan hệ dung tích bình chứa Vc với áp suất bình chứa trạng thái đầu chưa phanh p0 áp suất cuối pn sau n lần phanh xác định sau : p0.Vc = m0.RT (1.68) Sau lần phanh, khối lượng khí lượng dm, khối lượng m1 áp suất bình Vc giảm p1 Tức (1.68) viết lại: p0.Vc = (m1 + m).RT (1.68b) Hay p0.Vc = m1.RT + m.RT (1.68c) = p1.Vc + p1 V = p1.(Vc + V) (1.68d) Suy : (1.69) Sau phanh lần thứ n, áp suất bình Vc giảm pn sau: (1.70) Trong V dung tích mà bình chứa phải cung cấp khí nén cho lần phanh; bao gồm dung tích bầu phanh Vb đường ống dẫn Vod từ bình chứa qua van điều khiển đến bầu phanh Giả sử với điều kiện pn = 0,5p0 với n = 10 lần phanh (1.70) viết lại = 13,93723.V  14.V (1.70b) Ở dung tích V xác định gần sau: (1.71) đó: đường kính bầu phanh Dbi (i = 1, 2) cấu phanh khí nén xác định (1.67) từ lực đẩy yêu cầu bầu phanh F b Số hai bầu phanh cho hai cấu phanh trục bánh xe Hành trình dịch chuyển cần đẩy piston bầu phanh hbi xác định (1.65) Các thông số n n2 tương ứng số trục bánh xe trước/sau Đường kính ống dẫn khí nén d od từ bình chứa đến bầu phanh thường có kích thước đường ống 10, 12 14 Thông số L chiều dài tổng cộng tất đoạn đường ống dẫn khí nén tính từ bình chứa đến bầu phanh xác định gần L = KL.(Lo + [n1 + n2].Bo) (1.71b) Lo chiều dài sở ơtơ; Bo chiều rộng sở; cịn KL hệ số tính đến phần chiều dài hiệu chỉnh tăng thêm phải nối từ bình chứa đến tổng van phân phối nối từ đầu cuối ống vị trí bánh xe xuống bầu phanh bánh xe; hiệu chỉnh khác Tùy theo việc bố trí bình chứa mà hệ số tăng thêm KL lấy khoảng từ 2,04,0 Sau tính dung tích chứa cần thiết theo công thức (1.70), ta phải xác định số lượng bình chứa tối thiểu cho hệ thống phanh Do bình chứa cao áp chuẩn hóa với dung tích chuẩn hóa Vch = 20lít 40lít nên số lượng bình chứa xác định sau (1.72) Số lượng bình chứa nc làm trịn theo số ngun giá trị tính tốn từ cơng thức (1.72) Số lượng bình chứa từ đến bình ...1.1 CÔNG DỤNG & YÊU CẦU CỦA HỆ THỐNG PHANH CHÍNH 1.1.1 Cơng dụng hệt hống phanh - Giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết (HT phanh chính) HỆ THỐNG PHANH CHÍNH: TRANG BỊ CƠ CẤU PHANH. .. hệ thống phanh phanh khẩn cấp cho lực phanh không vượt lực bám lốp với mặt đường nhằm chống trượt cho bánh xe phanh Chương 2: Thiết kế Cơ cấu phanh (Bài 3) 2.1 Mô-men phanh yêu cầu cấu phanh :... cấu phanh hợp lý theo mục 1.2 nêu trên, bắt tay tính tốn để xác định thông số cấu phanh thiết kế Các thông số cấu phanh bao gồm mô-men phanh cấu phanh tạo ra, cấu ép để tạo lực ép cho cấu phanh