Ô tô hiện nay có một vai trò quan trọng trong nhiều lĩnh vực của nền kinh tế quốc dân, ô tô được dùng để vận chuyển hành khách, hàng hoá và nhiều công việc khác…Nhờ sự phát triển của khoa học kỹ thuật và xu thế giao lưu, hội nhập quốc tế trong lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải đã và đang là một ngành kinh tế kỹ thuật cần được ưu tiên của mỗi quốc gia. Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật và công nghệ, ngành ô tô đã có những tiến bộ vượt bậc về thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử và kỹ thuật bán dẫn cũng như các phương pháp tính toán hiện đại đều được áp dụng trong ngành ô tô.
MỤC LỤC MỤC LỤC i DANH MỤC HÌNH ẢNH iii DANH MỤC BẢNG BIỂU iii LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Kết cấu chung hệ thống phanh khí nén tô 1.2 Sơ đồ khối cụm chi tiết toàn hệ thống phanh 1.3 Cấu tạo cụm chi tiết hệ thống phanh khí nén 1.3.1 Máy nén khí 1.3.2 Van điều chỉnh áp suất 1.3.3 Bình chứa khí nén van an tồn 1.3.4 Bộ lọc nước làm khơ khí nén 11 1.3.5 Van phân phối khí (Tổng phanh) 12 1.3.6 Bầu phanh tích 20 1.3.7 Van phanh tay 23 1.3.8 Van bảo vệ kép 24 1.3.9 Van bảo vệ ba nhánh 24 1.3.10 Van hạn chế áp suất .24 1.3.11 Bợ điều hồ lực phanh 25 1.3.12 Bộ điều chỉnh áp suất 27 1.3.13 Van an toàn 27 1.3.14 Van tăng tốc 28 1.3.15 Bầu phanh trước 28 1.3.16 Bầu phanh sau 29 1.3.17 Cơ cấu phanh .29 1.3.18 Bầu phanh sau 30 CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CĨ ĐIỀU KHIỂN 40 2.1 Mợt số loại hệ phanh khí nén điển hình cho xe tải .40 2.1.1 Dẫn đợng phanh khí nén có điều khiển ABS 40 2.1.2 Dẫn đợng phanh khí nén xe THACO 40 2.2 Một số loại hệ phanh khí nén trượt quay bánh xe 42 2.2.1 Hệ thống phanh khí nén xe Huyndai 42 2.2.2 Hệ thống phanh khí nén xe LIFAN .43 i 2.2.3 Hệ thống phanh khí xe VEAM 44 2.2.4 Hệ thống điều khiển lực kéo(TRC) .46 2.2.5 Hệ thống phanh khẩn cấp BA 48 2.2.6 Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD 50 2.3 Phân tích so sánh ưu nhược điểm, loại sơ đồ bố trí 51 2.4 Kết cấu chi tiết 53 CHƯƠNG 3: BỐ TRÍ THIẾT KẾ HỆ THỐNG CHỐNG TRƯỢT BÁNH XE CHO Ô TÔ 2,98 TẤN (TCS) 59 3.1 Thông số kỹ thuật xe tải 2.98 59 3.2 Tính mơ men phanh u cầu 60 3.3 Lựa chọn sơ đồ điều khiển điển hình 63 3.4 Một số loại cảm biến .64 3.5 Lựa chọn cảm biến đo đạc xe thí nghiệm .66 3.6 Thiết kế, tính tốn vành cảm biến tốc đợ góc bánh xe 73 3.6.1 Cơ sở thiết kế vành cảm biến 73 3.6.2 Tính, lựa chọn thông số kỹ thuật vành .74 3.7 Tính lưu lượng áp suất qua van ABS, TCS 77 KẾT LUẬN 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO 80 ii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1: cấu tạo chung dẫn đợng phanh khí nén Hình 2: Sơ đồ khối cụm chi tiết toàn hệ thống phanh Hình 3: Máy nén khí Hình 4: Nắp máy nén khí Hình 5: Các trạng thái làm việc máy nén khí .7 Hình 6: Van điều chỉnh áp suất Hình 7: Các trạng thái làm việc van Hình 8: Van an tồn bình chứa 10 Hình 9: Các trạng thái làm việc van 11 Hình 10: Bợ lợc nước làm khơ khí nén 12 Hình 11: Khi khơng phanh 16 Hình 12: Khi đạp phanh 17 Hình 13: Khi nhả phanh 18 Hình 14: Khi rà phanh 19 Hình 15: Bầu phanh tích 20 Hình 16: Các trạng thái làm việc bầu phanh tích .21 Hình 17: Khi chưa có khí nén (phanh tay) 22 Hình 18: Khi khởi đợng đợng (nhả phanh tay) 22 Hình 19: Khi đạp phanh .22 Hình 20: Khi phanh 23 Hình 21: Van phanh tay 23 Hình 22: Các trạng thái làm việc van 24 Hình 23: Van hạn chế áp suất .25 Hình 24: Bợ điều hồ lực phanh 26 Hình 25: Bộ điều chỉnh áp suất 27 Hình 26: Van an tồn 28 Hình 27: Bầu phanh trước 28 Hình 28: Bầu phanh sau .29 Hình 29: Cơ cấu phanh guốc 29 Hình 30: Bầu phanh sau .30 iii Hình 31: Hệ số bám dọc vùng tối ưu với độ trượt phanh 31 Hình 32:Phanh đường có hệ số bám khác 31 Hình 33: Sơ đồ mạch điều khiển ABS đơn giản 32 Hình 34: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ABS 33 Hình 35: Diễn biến q trình kiểm sốt đợ trượt theo gia tốc bánh xe 35 Hình 36: Cấu trúc bên ngồi bợ điều khiển ECU 36 Hình 37: Chức chẩn đoán ( tự báo lỗi) 37 Hình 38: Nguyên lý làm việc ASR 37 Hình 33: Van ASR trạng thái đóng 38 Hình 34: Van ASR trạng thái mở 38 Hình 1: Sơ đồ mạch xe tải khí nén có điều khiển ABS 40 Hình 2: Sơ đồ mạch xe THACO 40 Hình 3: Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh khí nén xe Huyndai .42 Hình 4:Sơ đồ bố trí chung hệ thống phanh khí nén xe LF3070G1-1 43 Hình 5: Bố trí chung hệ thống phanh xe VEAM 437041-268 45 Hình 6: Cấu tạo hệ thống điều khiển lực kéo (TRC) .46 Hình 7: Sơ đồ nguyên lý hệ thống TRC 47 Hình 8:Minh họa cho hoạt động hệ thống TRC 47 Hình 9:Hệ thống phanh khẩn cấp BA 48 Hình 10: Cấu tạo hệ thống BA .48 Hình 11: Ngun lý hoạt đợng hệ thống BA 49 Hình 12: Sơ đồ cấu tạo hệ thống EBD 50 Hình 13:Dẫn đợng phanh khí nén mợt dòng 51 Hình 14: Dẫn đợng phanh khí nén hai dịng 52 Hình 15: ECU ABS 53 Hình 16: Trạng thái van chấp hành ABS không làm việc 54 Hình 17: Trạng thái van chấp hành ABS pha giảm áp 55 Hình 19: Vị trí tương đối rotor c̣n dây nhận tín hiệu 56 Hình 20: Nguyên lý làm việc cảm biến từ điện .56 Hình 21: Cảm biến tốc độ xe loại điện từ .57 Hình 22: Cảm biến giảm tốc 58 Hình 1: Sơ đồ phân bố tải trọng 60 iv Hình 2: Sơ đồ điều khiển ABS kiểu 4S/4M xe LIFAN .63 Hình 3: Cảm biến loại cơng tắc lưỡi gà .64 Hình 4: Cảm biến loại từ điện 64 Hình 5: Cảm biến loại quang điện .65 Hình 6: Cảm biến tốc độ ôtô loại MRE .65 Hình 7: Các loại cảm biến tiệm cận 67 Hình 8: Nguyên lý làm việc cảm biến tiệm cận 67 Hình 9: Cảm biến tiệm cận loại thường mở NO 68 Hình 10: Cảm biến tiệm cận loại thường đóng NC 68 Hình 11: Đặc tính đầu loại NPN – NO .68 Hình 12: Đặc tính đầu loại PNP – NO .69 Hình 13: Cảm biến tiệm cận phát vật quay 69 Hình 14: Khoảng cách phát phụ tḥc vật liệu vật CB 70 Hình 15: Khoảng cách phát phụ tḥc kích thước vật 70 Hình 16: Khoảng cách phát phụ thuộc bề dày vật 70 Hình 17: Các yếu tố cần ý chọn cảm biến ứng dụng .71 Hình 18: Cảm biến tiệm cận E2A-S08-KS02-WP-C1 (shielded – NPN – NO) 71 Hình 19: Thơng số kỹ thuật vành với cảm biến tiệm cận E2A - S08 - KS02 – WP – C1 73 Hình 20: Vùng hoạt đợng cảm biến E2A-S08-KS02-WP-C1 76 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng Thông số xe tải 2,98 59 Bảng Các thơng số tính tốn mơ men phanh 60 Bảng 3 Các cơng thức tính mơ men phanh 61 Bảng Tính tốn mơ men phanh 62 Bảng Tính số vành .75 Bảng Tính lưu lượng van áp xuất .78 vi LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ có mợt vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân, ô tơ dùng để vận chuyển hành khách, hàng hố nhiều công việc khác…Nhờ phát triển khoa học kỹ thuật xu giao lưu, hội nhập quốc tế lĩnh vực sản xuất đời sống, giao thông vận tải một ngành kinh tế kỹ thuật cần ưu tiên quốc gia Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật công nghệ, ngành ô tô có tiến bợ vượt bậc thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử kỹ thuật bán dẫn phương pháp tính tốn đại áp dụng ngành ô tô Hệ thống phanh hồn chỉnh bao gồm bợ phận: Trợ lực phanh, dẫn động phanh, cấu phanh bánh xe Trong dẫn đợng phanh có vai trị truyền dẫn lực sinh từ bàn đạp phanh tới bánh xe mợt cách xác Với nợi dung, u cầu đồ án tốt nghiệp, đề tài tập trung nghiên cứu: "Thiết kế hệ thống phanh có điều khiển trượt quay xe có tải trọng 2,98 tấn" với mục tiêu tổng hợp, hệ thống lại kiến thức học trường tìm hiểu thêm kiến thức ô tô đại lưu hành Em xin chân thành cảm ơn hướng dẫn, giúp đỡ tận tình thầy giáo hướng dẫn TS , thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ ô tô, Khoa Cơ khí Động lực trường Xxxđã tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án Trong trình làm đồ án, thân hết sức cố gắng hướng dẫn giúp đỡ, bảo tận tình thầy, song thời gian có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót Kính mong thầy, tham gia góp ý kiến, để đồ án em hoàn thiện Hưng Yên, ngày… tháng….năm 2020 Sinh viên thực Xxx CHƯƠNG 1: GIỚI THIỆU TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Kết cấu chung hệ thống phanh khí nén tơ Hệ thống phanh khí nén gồm có bợ phận sau: Máy nén khí, bợ điều chỉnh áp suất, bình có van an tồn, van trích van xả, van điều khiển, bàn đạp, ống dẫn, ống mềm, hộp phanh bánh xe, guốc phanh đồng hồ áp suất Hình 1: Cấu tạo chung dẫn động phanh khí nén Máy nén khí; Bình chứa khí; Bầu lọc khí; Van phân phối (tổng phanh); Bộ điều chỉnh áp suất; Bầu phanh; Đồng hồ áp suất; 10 Cam phanh; Bàn đạp phanh; 11 Lị xo cấu phanh; Van an tồn; 12 Guốc phanh Dẫn đợng phanh thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, đợ nhạy cao lực điều khiển bàn đạp bị hạn chế Để giảm lực điều khiển bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình lớn người ta thường sử dụng dẫn đợng phanh khí nén Trong dẫn đợng phanh khí nén lực điều khiển bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối lực tác dụng lên cấu phanh áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực Dẫn đợng phanh khí nén có ưu điểm giảm lực điều khiển bàn đạp phanh, sử dụng dầu phanh lại có nhược điểm đợ nhạy (thời gian chậm tác dụng lớn) khơng khí bị nén chịu lực * Hoạt động: Máy nén khí máy bơm đợng dẫn đợng Qua máy nén khí, khơng khí nén với áp suất định bộ điều chỉnh áp suất quy định vào bình hơi, dung tích bình đảm bảo dự trữ để phanh một số lần Đồng hồ áp suất dùng để kiểm tra áp suất bình Nếu đạp lên chân phanh, khơng khí qua van hãm vào buồng phanh bánh trước bánh sau nằm cạnh bánh xe tương ứng, buồng phanh có màng phanh Khi tăng áp suất màng phanh bị uốn cong, đẩy cần đẩy cần hãm, làm trục đào quay, đẩy má phanh áp vào tang trống để hãm bánh xe Khi bỏ chân ra, van hãm đóng kín đường khơng khí nén, làm cho khơng khí nén bình chứa không đến tới buồng phanh nữa, lúc buồng phanh ăn thơng với khơng khí bên ngồi Khi áp suất giảm lị xo kéo má phanh vị trí cũ bánh xe quay tự 1.2 Sơ đồ khối cụm chi tiết tồn hệ thống phanh Hình 2: Sơ đồ khối cụm chi tiết toàn hệ thống phanh Máy nén khí Bình chứa khí nén mạch II Bộ điều chỉnh áp suất Van phân phối khí Bộ lọc nước làm khô khí Bầu phanh trước Cụm van chia bảo vệ Bầu phanh sau Bình chứa khí nén mạch I Qua sơ đồ khối cụm chi tiết toàn hệ thống phanh dẫn đợng phanh khí nén thấy hệ thống bao gồm phần tử sau: - Máy nén khí, van áp suất bình chứa khí: bợ phận cung cấp nguồn khí nén có áp suất cao (6-7 KG/cm2) để hệ thống phanh hoạt động - Van phân phối: cấu phân phối khí nén từ bình chứa khí đến bầu phanh để tạo lực tác dụng lên cam ép thực phanh bánh xe - Bầu phanh: thực chất mợt bợ pittơng xi lanh khí nén, cấu chấp hành có nhiệm vụ biến áp suất khí nén thành lực học tác dụng lên cam ép để thực trình phanh * Đặc điểm nguyên lý: +Đặc điểm: - Lực tác động lên bàn đạp phanh để mở van phân phối nên giảm nhẹ làm việc lái xe phanh - áp suất khí nén dẫn đợng thường (6-7 KG/cm2) - Khi cần dùng hệ thống phanh rơmc bố trí thêm mợt số cụm van, van phanh rơ mc, bầu phanh, bình khí nén + Nguyên lý: - Khi đạp lên bàn đạp phanh khí nén từ bình chứa qua van phân phối đến bầu phanh, qua màng phanh tác động lên ty đẩy, ty đẩy tác đợng lên địn quay làm xoay cam phanh cấu phanh, ép sát guốc phanh vào trống phanh thực trình phanh xe 1.3 Cấu tạo cụm chi tiết hệ thống phanh khí nén 1.3.1 Máy nén khí a, Nhiệm vụ: Cung cấp khí nén cho bình để thực việc dẫn động phanh trình phanh ô tô b, Cấu tạo: Cấu tạo máy nén khí bao gồm: cấu tay quay truyền – xy lanh – pittông máy nén, nắp máy van nạp, van dẫn khí ra, cấu dẫn đợng trục khuỷu, thân vỏ máy nén Máy nén khí có cấu trúc gần giống động đốt trong: trục khuỷu cấu tay quay truyền, xy lanh pittông Phần pittông phần dưới nắp máy không gian nạp nén khí, bao kín bởi: đỉnh pittơng vịng gân khí, xy lanh, nắp máy Khu vực bơi trơn cách trích mợt đường dầu từ động cung cấp cho cấu tay quay truyền chứa vào phần dưới thân máy nén khí Dầu bơi trơn cịn cấp cho bạc ổ bi cấu Vòng găng dầu nằm dưới pit tơng, có nhiệm vụ gạt mợt phần dầu tránh đưa dầu lên khơng gian buồng nén khí Bánh (32) liên kết với bánh cam cấu phân phối khí đợng dẫn đợng trục khuỷu quay theo dấu vạch sẵn Dấu vạch bánh cam bánh Cảm biến lắp trục thứ cấp hộp số Cảm biến gồm vòng nam châm nạp nhiều cực lắp trục cảm biến Khi vòng nam châm quay, từ trường sẽ tác động lên mạch từ trở MRE tạo xung xoay chiều đầu mút mạch MRE Các xung đưa tới bộ so điều khiển tranzito để tạo xung 0v – 12v đầu cảm biến Tần số xung tỉ lệ với tốc đợ ơtơ Tín hiệu cảm biến đưa tới đồng hồ côngtơmét để báo tốc độ ôtô đưa tới ECU PS ECU, ECT ECU để điều khiển cấu chấp hành ( ví dụ van điện từ hệ thống phanh khí nén điều khiển điện tử ) 3.5 Lựa chọn cảm biến đo đạc xe thí nghiệm 3.5 Đặt vấn đề Cảm biến đo tốc đợ góc bánh xe, chuyển thành tín hiệu điện làm đầu vào bợ điều khiển điện tử ECU, nhằm mục đích xác định thời điểm bánh xe bị bó cứng cách theo dõi thay đổi vận tốc góc (gia tốc) bánh xe Do đó, khơng gian gá đặt cảm biến hạn hẹp, môi trường làm việc thường xuyên tiếp xúc với bụi bẩn, đá sỏi, đặc biệt xe tải Cảm biến tốc độ kế xung đo với dải đo lớn loại tốc đợ kế quang, lại có cấu tạo đơn giản, chắc chắn, dễ chế tạo, chịu đựng tốt môi trường độc hại, khả chống nhiễu chống suy giảm tín hiệu cao, dễ biến đổi tín hiệu sang dạng số Dựa đặc tính điều kiện làm việc cảm biến, nhóm nghiên cứu lựa chọn cảm biến tốc độ kế xung loại từ trở biến thiên để lắp đặt sử dụng xe thí nghiệm Trên thị trường có cảm biến tiệm cận loại cảm ứng từ làm việc với nguyên lý tốc độ kế xung, với tần số đáp ứng cao, khoảng cách phát nhỏ phù hợp với yêu cầu đo tốc độ xe giá thành phù hợp với việc thực thí nghiệm, cảm biến tiệm cận Omron loại E2A-S08-KS02-WP-C1 E2E-X1R5E1 E2E-X2D1 3.5.2 Lý thuyết cảm biến tiệm cận Cảm biến tiệm cận (proximity sensor) cho phép phát vật tới gần mà không cần tiếp xúc, với khoảng cách phát nhỏ Cảm biến tiệm cận thường phát vị trí cuối chi tiết má Có loại cảm biến tiệm cận là: - Cảm biến tiệm cận cảm ứng từ phát vật cách tạo trường điện từ Dĩ nhiên, thiết bị phát vật kim loại - Cảm biến tiệm cận điện dung phát vật cách tạo trường điện dung tĩnh điện Do đó, thiết bị phát mọi loại vật Mặc dù cảm biến cảm ứng từ phát vật kim loại, chúng phổ biến nhiều công nghiệp Những cảm biến chịu ảnh hưởng 66 nhiễu bên EMC cuối không phần quan trọng cảm biến rẻ cảm biến điện dung Hình 7: Các loại cảm biến tiệm cận Đặc điểm cảm biến tiệm cận: - Phát vật không cần tiếp xúc - Tốc độ đáp ứng nhanh - Vận hành, cài đặt đơn giản, dễ dàng, lắp đặt nhiều nơi - Vận hành đáng tin cậy mơi trường khắc nghiệt (ngồi trời dầu mỡ) - Dễ tìm mua, giá hợp lý Cảm biến tiệm cận cảm ứng bao gồm một cuộn dây quanh mợt lõi từ đầu cảm ứng Sóng cao tần qua lõi dây sẽ tạo một trường điện từ dao đợng quanh Trường điện từ mợt mạch bên kiểm sốt Khi vật kim loại di chuyển phía trường này, sẽ tạo dịng điện (dịng điện xốy) vật Những dịng điện gây tác động máy biến thế, lượng c̣n phát giảm dao động giảm xuống; độ mạnh từ trường giảm Mạch giám sát phát mức dao đợng giảm sau thay đổi đầu vật phát Vì nguyên tắc vận hành sử dụng trường điện từ nên cảm biến cảm ứng vượt trội cảm biến quang điện khả chống chịu với mơi trường Ví dụ: dầu bụi thường không làm ảnh hưởng đến vận hành cảm biến Hình 8: Nguyên lý làm việc cảm biến tiệm cận 67 Cảm biến tiệm cận phân loại theo chế đợ hoạt đợng có loại thường mở (NO) thường đóng (NC), mơ tả tình trạng có tín hiệu đầu cảm biến sau có khơng phát vật Thường mở (NO): Tín hiệu điện áp cao, phát vật; tín hiệu điện áp thấp khơng có vật Hình 9: Cảm biến tiệm cận loại thường mở NO Thường đóng (NC): Tín hiệu cao khơng có vật; tín hiệu thấp phát vật Hình 10: Cảm biến tiệm cận loại thường đóng NC Ngày nay, hầu hết cảm biến cảm ứng có đặc điểm đầu tranzito có logic NPN PNP Những loại cịn gọi kiểu DC-3 dây Hình 11: Đặc tính đầu loại NPN – NO 68 Hình 12: Đặc tính đầu loại PNP – NO Khoảng cách phát một thông số kỹ thuật quan trọng thiết kế cảm biến tiệm cận Có ba loại cảm biến tiệm cận cảm ứng khoảng cách phát ngắn, trung dài Khoảng cách phát định mức nêu thông số kỹ thuật cảm biến tiệm cận cảm ứng dựa vật tiêu chuẩn với hướng di chuyển tiêu chuẩn theo hướng trục cảm biến Vật tiêu chuẩn một thép mềm, hình vuông d x d mm, dày mm, vật có thành phần sắt (được xác định theo EN 60947-5-2) Đối với loại cảm biến có vỏ bọc (shielded_ hướng từ trường thu gọn vùng tác đợng phía trước để tránh nhiễu xung quanh) bề mặt vật tiêu chuẩn có kích thước đường kính bề mặt tác đợng cảm biến Với cảm biến khơng có vỏ bọc, bề mặt vật tiêu chuẩn với đường kính vùng tác động cảm biến, lần vùng tác đợng cảm biến, lớn Đối với vật di chuyển hướng tâm phía bề mặt cảm ứng, khoảng cách phát sẽ khác với khoảng cách quy định catalog, khuyến cáo sử dụng kích thước tiêu chuẩn hình vẽ dưới Hình 13: Cảm biến tiệm cận phát vật quay Tùy thuộc vào loại kim loại sử dụng, phạm vi phát nhỏ khoảng cách phát định mức Các vật liệu có từ tính kim loại có chứa sắt sẽ có 69 khoảng cách phát xa vật liệu không từ tính khơng chứa sắt Hình 14: Khoảng cách phát phụ thuộc vật liệu vật CB Thông tin chi tiết lệ thuộc vào loại kim loại có thơng tin kỹ thuật tài liệu cảm biến cảm ứng Một số cảm biến tiệm cận cảm ứng từ đặc biệt, có khoảng cách không phụ thuộc vào khoảng cách loại kim loại sử dụng Chúng gọi cảm biến tiệm cận “Hệ số 1″ Hình 15: Khoảng cách phát phụ thuộc kích thước vật Khoảng cách phát chịu ảnh hưởng kích thước vật Để khoảng cách cảm biến với vật cảm biến đạt tiêu chuẩn theo quy định nhà sản xuất thì kích thước vật phải thỏa mãn ≥ d (đường kính cảm biến) Tuy nhiên, vật cảm biến nhỏ vật thử chuẩn (test object) có hình dạng khơng đều, khoảng cách phát cảm biến sẽ giảm Do phải đặt gần thì cảm biến mới thấy Hình 16: Khoảng cách phát phụ thuộc bề dày vật 70 Bề dày vật cảm biến hệ số khác cần phải xét đến Khoảng cách vùng tác động thì không đổi so với vật chuẩn (vật có từ tính), u cầu bề dày vật phải đảm bảo ≥ (mm) Tuy nhiên, đối với vật thể khơng có từ tính sẽ xảy tượng “hiệu ứng bề mặt” (skin effect) Khoảng cách vùng cảm ứng sẽ giảm độ dày vật thể tăng lên Đồng thời loại độ dày lớp mạ ảnh hưởng đến khoảng cách phát thực Nếu muốn chọn cảm biến tiệm cận cho một ứng dụng, cần phải lưu ý đến một số điều sau: -Điều kiện cụ thể vật (loại kim loại, kích thước, lớp mạ) -Hướng chuyển đợng mục tiêu -Vận tốc mục tiêu -Ảnh hưởng kinh loại xung quanh -Ảnh hưởng nhiệt độ, điện áp, EMC, độ rung, va chạm, độ ẩm, dầu, bợt, hóa chất chất tẩy rửa -Khoảng cách phát bắt ḅc Hình 17: Các yếu tố cần ý chọn cảm biến ứng dụng 3.5.3 Thông số kỹ thuật cảm biến tiệm cận Lựa chọn cảm biến tiệm cận E2A-S08-KS02-WP-C1 làm đầu thu tín hiệu tốc đợ góc đầu dưới dạng tín hiệu xung Hình 18: Cảm biến tiệm cận E2A-S08-KS02-WP-C1 (shielded – NPN – NO) 71 Thông số kỹ thuật cảm biến Mã E2A-S08-KS02-WP-C1 Cỡ M8 Loại Shielded Khoảng cách phát ± 10% mm (với vật tiêu chuẩn) Điện áp cung cấp (dải điện 12 đến 24 VDC Nhấp nhô (p-p): tối đa 10% áp hoạt động) (10 đến 32 VDC) Vật phát Vật liệu từ tính Khoảng cách đặt – 1,6 mm Vật tiêu chuẩn (thép mềm) x x mm Khoảng cách vi sai Tối đa 10% khoảng cách phát sensor Tần số đáp ứng 1500 Hz Hoạt động Thường mở NO, đầu NPN, tín hiệu DC Tiêu thụ điện Tối đa 10 mA Đầu điều Dòng tải khiển Điện áp dư Tối đa 200 mA (tối đa 32 VDC) Bảo vệ mạch Chống ngược cực nguồn, điện áp xung, đoản Tối đa 2V (dòng tải 200mA, chiều dài cáp 2m) mạch Chỉ thị hoạt động Đèn led màu vàng Cách thức nối dây Pre-wired, dây nối sẵn, dài 2m Nhiệt độ môi trường Hoạt động: -40oC đến 70oC; Cất giữ: -40oC đến 85oC (khơng đóng băng ngưng hơi) Độ ẩm môi trường Hoạt động: 35% đến 95%; Cất giữ: 35% đến 95% Ảnh hưởng nhiệt độ Tối đa ±10% khoảng cách phát 23oC dải nhiệt độ từ -25oC đến 70oC Tối đa ±15% khảng cách phát 23oC dải nhiệt độ từ -40oC đến 70oC 72 Ảnh hường điện áp Tối đa ±1% khoảng cách phát dải điện áp danh định ±15% Trờ kháng cách điện Tối thiểu 50 MΩ (tại 500 VDC) bộ phận mang điện vỏ Mức độ chịu rung 10 đến 55 Hz, 1.5-mm theo hướng X,Y,Z Mức độ chịu sốc 500 m/s2, 10 lần theo hướng X,Y, Z Trọng lượng Xấp xỉ 65g Vật liệu Thân Thép không gỉ Bề mặt CB PBT 3.6 Thiết kế, tính tốn vành cảm biến tốc độ góc bánh xe 3.6.1 Cơ sở thiết kế vành cảm biến - Kích thước vành - Vật liệu (sắt từ ) - Khoảng cách từ cảm biến đến vành Hình 19: Thơng số kỹ thuật vành với cảm biến tiệm cận E2A - S08 - KS02 – WP – C1 Vành cảm biến gắn vào moay bánh xe, tốc độ bánh xe thay đổi thì số xung đầu cảm biến một đơn vị thời gian thay đổi Nếu một thời gian t(s) định, ta đếm số xung tín hiệu thì ta xác định tốc độ quay ω bánh xe 73 𝝎= 𝒔ố 𝒙𝒖𝒏𝒈 𝟔𝟎 𝐱 𝐬ố 𝒓ă𝒏𝒈 𝐭 (𝒔) ( 𝐯ị𝐧𝐠 ) 𝐩𝐡ú𝐭 Thơng số kỹ thuật vành cảm biến thiết kế, tính tốn dựa theo đặc tính loại đầu dị cảm biến Theo khuyến cáo nhà sản xuất cảm biến, kích thước vật theo hướng di chuyển hướng tâm vào bề mặt cảm biến xác định với kích thước vật chuẩn như, phù hợp với khoảng cách đặt cảm biến theo tiêu chuẩn Tuy nhiên, ứng dụng đo tốc đợ góc xe thí nghiệm kích thước vật quay dạng vành bị giới hạn khơng gian bố trí điều kiện vận hành cảm biến 3.6.2 Tính, lựa chọn thông số kỹ thuật vành 3.6.2.1 Tính số vành Kích thước lốp (B – d) 8,25 – 20 Bán kính bánh xe rb: 𝐝 𝐫𝐛 = 𝛌𝟎 (𝐁 + ) 𝟐𝟓, 𝟒 (𝐦𝐦) 𝟐 Với λ0 = 0,945: Khi phanh xe với tốc đợ thấp, kể phanh gấp, tượng bó cứng bánh xe khó xảy nên giai đoạn đầu trình phanh chưa cần tới hỗ trợ ABS Hơn nữa, việc ứng dụng chế tạo thử nghiệm hệ thống ABS xe tải có tốc đợ lớn 75 km/h, ta lựa chọn dải làm việc hệ thống ABS vùng tốc độ từ 12,5 – 72,5 (km/h) hay 3,5 - 20 (m/s) Dải tốc độ cần đo cảm biến (𝛚𝐛𝐦𝐢𝐧 - 𝛚𝐛𝐦𝐚𝐱 ): 𝛚𝐛𝐦𝐢𝐧 = 𝐕𝐦𝐢𝐧 𝟐 𝛑 𝐫𝐛 𝛚𝐛𝐦𝐚𝐱 = 𝐕𝐦𝐚𝐱 𝟐 𝛑 𝐫𝐛 Chọn tần số làm việc hệ thống phanh ABS f = Hz, tức giây áp suất bầu phanh thay đổi chu kỳ, gồm pha: tăng áp, giữ áp, giảm áp Ta lựa chọn khoảng thời gian cần phải cập nhật giá trị tốc đợ góc bánh xe (thời gian lấy mẫu), T = 1/21 (giây) (~ 0,05 giây) Tức sau thời gian T = 0,05 giây, ECU sẽ đưa định điều khiển giá trị áp suất khí nén cấu phanh Trong thời gian T = 0,05 giây, số vòng quay cần thiết phải đo (𝛚𝐦𝐢𝐧 𝛚𝐦𝐚𝐱 ): 74 𝛚𝐦𝐢𝐧 = 𝟏, 𝟐𝟏 𝟎, 𝟎𝟓 𝛚𝐦𝐚𝐱 = 𝟕, 𝟐𝟕 𝟎, 𝟎𝟓 Do đó, thời gian T ngắn ta cần đếm số xung tối thiểu để xác định 0,06 (vòng), số xung tối đa để xác định tốc đợ 0,35 (vịng) Ta chọn số xung tối thiểu theo kinh nghiệm với xung, giảm thiêu sai sót tốc đợ đo tốc độ thấp Vậy, số (n) cần phải chọn là: 𝐬ố 𝐱𝐮𝐧𝐠 𝐬ố 𝐯ò𝐧𝐠 𝐧= Ta chọn số n = 110 (răng) Khi đó, ứng với tốc đợ từ 12 – 72 (km/h), đo thời gian T = 0,05 (giây) số xung tương ứng – 42 (xung) Do đó, tần số xung lớn 875 xung/giây Bảng tính số vành Kí hiệu Giá trị Bán kính bánh xe(𝐫𝐛 ) Dải tốc độ thấp cần đo cảm 𝐝 𝐫𝐛 = 𝛌𝟎 (𝐁 + ) 𝟐𝟓, 𝟒 𝟐 𝟐𝟎 𝐫𝐛 = 𝟎, 𝟗𝟒𝟓 (𝟖, 𝟐𝟓 + ) 𝟐𝟓, 𝟒 𝟐 = 𝟒𝟑𝟖 𝛚𝐛𝐦𝐢𝐧 = Dải tốc độ cao đo 𝐕𝐦𝐢𝐧 𝟑, 𝟑𝟑 = 𝟐 𝛑 𝐫𝐛 𝟐𝛑 𝟎, 𝟒𝟑𝟖 Mm (vòng/s) = 𝟏, 𝟐𝟕 biến(𝛚𝐛𝐦𝐢𝐧 ) cần Đơn vị cảm biến(𝛚𝐛𝐦𝐚𝐱 ) Trong thời gian T= 0.05 giây, số vòng quay nhỏ cần thiết phải đo 𝛚𝐛𝐦𝐚𝐱 = 𝐕𝐦𝐚𝐱 𝟐𝟎 = 𝟐 𝛑 𝐫𝐛 𝟐𝛑 𝟎, 𝟒𝟑𝟖 (vòng/s) = 𝟕, 𝟑 𝛚𝐦𝐢𝐧 = 𝟏, 𝟐𝟏 𝟎, 𝟎𝟓 = 𝟎, 𝟎𝟔𝟑𝟓 được(𝛚𝐦𝐢𝐧 ) 75 (vòng) Ghi Trong thời gian T= 𝛚𝐦𝐚𝐱 = 𝟕, 𝟑 𝟎, 𝟎𝟓 = 𝟎, 𝟑𝟔 (vòng) 0.05 giây, số vòng quay lớn cần thiết phải đo (𝛚𝐦𝐚𝐱 ) Số rang (n) cần phải chọn 𝐧= 𝐬ố 𝐱𝐮𝐧𝐠 𝟕 = = 𝟏𝟏𝟎 𝐬ố 𝐯ò𝐧𝐠 𝟎, 𝟎𝟔𝟑𝟓 Chọn n = 110 Với bước rang (p) 10mm, số rang (n) vành rang 120 thì đường kính vành rang (dt) 𝐝𝐭 = 𝐩 𝐧 𝟏𝟎 𝟏𝟏𝟎 = = 𝟑𝟓𝟎 𝛑 𝛑 mm 3.6.2.2 Xác định các thông số kỹ thuật vành Chọn bề rộng Ta chọn vật liệu làm vành thép non (iron) có từ tính cao thay thép CT3 Với khoảng cách đặt X = 1,7 mm, kích thước vật đạt yêu cầu dxd = 5x5 mm Nếu khoảng cách đặt giảm xuống thì cảm biến có khả nhận biết vật với kích thước trên, ta chọn khoảng cách đặt X≤1,7 mm Dựa vào đồ thị miền hoạt động cảm biến theo khoảng cách đặt ta xác định khoảng cách tối thiểu để tránh tượng nhận mợt thời điểm Hình 20: Vùng hoạt động cảm biến E2A-S08-KS02-WP-C1 76 Với khoảng cách đặt X = 1,7 mm giá trị Y = 0, điều chứng tỏ vật chuyển động theo hướng kính vào vùng tác đợng vật phải tới đường tâm cảm biến mới nhận biết vật, sẽ tín hiệu kích thước vật nhỏ, dễ bị xung tín hiệu tốc đợ cao Vì vậy, ta cần giảm khoảng cách đặt cảm biến xuống, giữ nguyên kích thước dxd vật Chọn X = 0,8 – mm, Y = mm, lúc khoảng cách cần ≥ 2Y=4mm, để tránh cảm biến nhận nhầm với Ta chọn khoảng cách mm Vậy, bề rộng 5mm, khoảng cách 5mm, bước 10mm Kích thước vành Với bước (p) 10mm, số (n) vành 110 răng, thì đường kính vành là: 𝐝𝐭 = 𝐩 𝐧 𝟏𝟎 𝟏𝟏𝟎 = = 𝟑𝟓𝟎 (𝐦𝐦) 𝛑 𝛑 3.7 Tính lưu lượng áp suất qua van ABS, TCS Trong trình làm việc, lượng khí nén vào bầu phanh liên tục theo trình điều khiển, vì lần thực một lệnh điều khiển hệ thống phải đảm bảo lượng khí cung cấp đến bầu phanh phải đủ để thực trình phanh Thể tích khí tiêu hao bầu phanh lần phanh là: 𝑽𝒑 = 𝝅 𝒅𝟐 𝑺 𝟒 Đường kính hiệu dụng bầu phanh theo xe tham khảo d=143,1 mm Lấy tỷ số hiệu dụng 0,8 Ở bầu phanh: d= 143,1.0,8 = 114,48 mm Công thức xác định độ dịch chuyển màng: S= 180 l Trong đó: Độ xoay bắt vào trục cam = 70 Chiều dài bắt vào trục cam, l = 130 mm Ta có diện tích hiệu dụng bầu phanh cấu phanh sau tính đến hệ số tích lũy lượng là: FB= 16076,8 mm2 Áp suất khí nén hệ thống: Pj=0,7 MN/mm2 77 Tần số điều khiển đóng mở thực đóng mở van điện từ hệ thống ABS là: fs = Hz Suy ra: thời gian đóng mở mợt lần ngắn van điện từ là: ts= 1/21 s ==>Áp suất lưu lượng khí nén qua lỗ thơng khí nhỏ van TCS mợt lần đóng mở là: Q= Vp/ts Bảng Tính lưu lượng van áp xuất Kí hiệu Thể tích khí tiêu hao bầu phanh Giá trị 𝑽𝒑 = 𝝅 𝒅𝟐 𝟑, 𝟏𝟒 𝟏𝟏𝟒, 𝟒𝟖𝟐 𝑺 = 𝟏𝟗, 𝟒 𝟒 𝟒 lần phanh = 199586,25𝒎𝒎𝟑 = 0,2(l) Bầu phanh d= 143,1.0,8 = 114,48 Xác định độ dịch chuyển màng 𝑺= 𝜶 𝟕 𝝅 𝒍 = 𝟑, 𝟏𝟒 𝟏𝟑𝟎 𝟏𝟖𝟎 𝟏𝟖𝟎 = 𝟏𝟗, 𝟒 Đơn vị (l) mm mm Diện tích hiệu dụng bầu phanh cấu phanh sau tính đến hệ số tích lũy lượng Áp xuất khí nén hệ thống FB= 16076,8 𝒎𝒎𝟐 Pj=0,7 MN/mm2 Áp xuất lưu lượng khí nén qua lỗ thơng khí nhỏ van TCS lần đóng mở Q= Vp/ts=0,2/(1/21)=4,2 78 l/s Ghi KẾT LUẬN Đối với xe ôtô tải, hệ thống phanh một cụm quan trọng Bởi vì, nhiệm vụ giảm vận tốc, giữ dừng ô tô sử dụng, hệ thống phanh cịn góp phần cân chuyển đợng ô tô trình phanh nhằm nâng cao tính an tồn cho người hàng hóa Hệ thống phanh hỗ trợ nâng cao tốc độ trung bình cho xe ô tô đại Sau ba tháng, giúp đỡ tận tình thầy giáo T.S , thầy cô giáo khoa Cơ khí Đợng lực - Trường đại học SPKT Hưng n, bạn nhóm nỗ lực thân, em hoàn thành đề tài: " Thiết kế hệ thống phanh có điều khiển trượt quay xe có tải trọng 2,98 tấn" Đồ án em đạt kết sau: - Giới thiệu tổng quan hệ thống phanh, phân loại bộ phận hệ thống phanh: cấu phanh, dẫn đợng phanh, trợ lực phanh Từ nêu lên cấu tạo nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm loại - Thiết kế hệ thống chống trượt quay bánh xe (TCS, ARS) sử dụng xe ôtô phù hợp với điều kiện khai thác Việt Nam Hệ thống chống trượt quay bánh xe (TCS, ARS) thiết kế đảm bảo xe không bị ma sát (giữa lốp xe mặt đường), xử lý tình trạng bánh bị trượt tăng tốc, lốp xe độ bám đường trơn trượt tốc độ thấp Chọn loại cảm biến phù hợp cho xe ô tô sở loại cảm biến tiệm cận E2A - S08 - KS02 – WP – C1 thiết kế vành cảm biến phù hợp cho bánh xe xe sở có 110 răng, đường kính vành 350 mm Ngoài ra, hệ thống chống trượt quay bánh xe (TCS, ARS) phù hợp với công nghệ mới ngày phát triển ô tô ngày Tuy nhiên, điều kiện thời gian yếu tố khác cho phép thì đề tài mong muốn thực mở rộng nợi dung tính tốn hệ thống dẫn đợng phanh tơ, tối ưu hóa kết cấu, thử nghiệm kết xe thực tế nhà máy sản xuất Đó nợi dung đề tài mong muốn phát triển để hoàn thiện hệ thống phanh khí có điều khiển trượt quay xe tô Cuối cho em bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến tồn thể thầy giáo bợ mơn Cơ khí Đợng lực trường xxxđã giúp đỡ em năm học tập trường Và đặc biệt cảm ơn thầy giáo T.S dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn giúp đỡ tận tình, tỉ mỉ trình học tập hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em kính mong thầy, bạn đóng góp ý kiến để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cám ơn! 79 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] Bài giảng tính tốn thiết kế tơ PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan [2] Lý thuyết ô tô – Máy kéo Nguyễn Hưu Cần [3] Tài liệu phần mềm Matlad – Simulink [4] Cơ sở tính tốn thiết kế PGS.TS Nguyễn Khắc Trai [5] Các tài liệu sử dụng, thông số kỹ thuật xe LiFan [6] Trang web www.otofun.com [7] Trang web www.oto-hui.com 80 ... án tốt nghiệp, đề tài tập trung nghiên cứu: "Thiết kế hệ thống phanh có điều khiển trượt quay xe có tải trọng 2,98 tấn" với mục tiêu tổng hợp, hệ thống lại kiến thức học trường tìm hiểu thêm... “ - Điều khiển mức cao “ SH” - Điều khiển độc lập “ IR “ - Điều khiển độc lập cải biên “ IRM “ Đối với hệ thống phanh thiết kế với cảm biến kênh điều khiển phương pháp điều khiển hệ thống. .. 2: HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN CĨ ĐIỀU KHIỂN 2.1 Một số loại hệ phanh khí nén điển hình cho xe tải 2.1.1 Dẫn đợng phanh khí nén có điều khiển ABS Hình 1: Sơ đồ mạch xe tải khí nén có điều khiển