Thiết kế tính toán hệ dẫn động phanh khí của xe có tải trọng 2,98 tấn (có CAD)

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 iv DANH MỤC BẢNG BIỂU ix LỜI NÓI ĐẦU CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1 Công dụng 1.1.2 Phân loại 1.1.3 Yêu cầu 1.2 Kết cấu chung hệ thống phanh khí nén 1.3 Sơ đồ khối cụm chi tiết hệ thống phanh 1.4 Cấu tạo cụm chi tiết hệ thống phanh khí nén 1.4.1 Máy nén khí .7 1.4.2 Van điều chỉnh áp suất 11 1.4.3 Bình chứa khí nén và van an toàn 12 1.4.4 Bộ lọc nước và làm khơ khí nén 14 1.4.5 Bầu phanh tích 15 1.4.6 Van phanh tay 18 1.4.7 Bợ điều hồ lực phanh 19 1.4.8 Bộ điều chỉnh áp suất .21 1.4.9 Van an toàn 21 1.4.10 Bầu phanh trước 22 1.4.11 Bầu phanh sau 23 1.4.12 Cơ cấu phanh .24 1.5 Hệ thống phanh ABS 24 1.6 Hệ thống phanh ASR 31 CHƯƠNG DẪN ĐỘNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN Ơ TƠ TẢI 35 2.1 Dẫn động phanh 35 2.1.1 Dẫn đợng khí .35 i 2.1.2 Dẫn đợng phanh thủy lực 36 2.1.3 Dẫn động phanh khí nén .38 2.1.4 Dẫn đợng phanh thủy khí kết hợp .39 2.2 Bộ trợ lực phanh 41 2.3 Cấu tạo chung hệ thống phanh dẫn động điều khiển khí nén 42 2.3.1 Sơ đồ cấu tạo hệ thống phanh dẫn đợng khí nén 42 2.3.2 Dẫn động phanh .42 2.3.3 Các loại sơ đồ dẫn đợng phanh khí nén 43 2.3.4 Cấu tạo và nguyên lý hoạt động một số chi tiết điển hình 47 CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG PHANH CHO XE 2,98 TẤN .56 3.1 Thông số kỹ thuật xe 56 3.2 Tính mơ men phanh u cầu và mô men phanh đáp ứng hệ thống 57 3.3 Thiết kế, tính tốn cấu phanh dạng tang trống 59 3.3.1 Xác định góc δ và bán kính ρ lực tổng hợp tác dụng lên má phanh cấu phanh cầu trước 59 3.3.2 Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh phương pháp họa đồ 61 3.4 Hiện tượng tự siết 63 3.5 Kiểm tra tượng xiết .64 3.5.1 Đối với guốc trước 64 3.5.2 Đối với guốc sau 64 3.6 Xác định kích thước má phanh .65 3.6.1 Tỷ số p 65 3.6.2 Công ma sát riêng 65 3.7 Áp suất lên bề mặt má phanh 65 3.8 Tính tốn nhiệt q trình phanh 66 3.9 Tính bền mợt số chi tiết hệ thống 67 3.9.1 Tính bền trống phanh .67 3.9.2 Tính bền chốt phanh 68 3.9.3 Tính bền lị xo hồi vị 69 3.10 Tính toán thiết kế van phân phối (tổng van phanh) 70 ii 3.11 Tính tốn chọn máy nén khí 73 3.12 Tính tốn lượng khí nén 74 3.13 Tính tiết diện đường ống khí nén 74 KẾT LUẬN 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO 77 iii DANH MỤC HÌNH ẢNH Hình 1.1: 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 Hình 5: Các trạng thái làm việc máy nén khí 10 Hình 6: Van điều chỉnh áp suất 11 Hình 7: Các trạng thái làm việc van 12 Hình 8: Van an toàn bình chứa 13 Hình 9: Các trạng thái làm việc van 13 Hình 10: Bợ lợc nước và làm khơ khí nén 15 Hình 11: Bầu phanh tích 15 Hình 12: Các trạng thái làm việc bầu phanh tích 16 Hình 13: Khi chưa có khí nén (phanh tay) 17 Hình 14: Khi khởi động động (nhả phanh tay) 17 Hình 15: Khi đạp phanh 17 Hình 16: Khi thơi phanh 18 Hình 17: Van phanh tay 18 Hình 18: Các trạng thái làm việc van 19 Hình 19: Bộ điều hoà lực phanh 20 Hình 20: Bộ điều chỉnh áp suất 21 Hình 21: Van an tồn 21 Hình 22: Bầu phanh trước 22 Hình 23: Bầu phanh sau 23 Hình 24: Cơ cấu phanh guốc 24 Hình 1.25: Hệ số bám dọc và vùng tối ưu với độ trượt phanh 25 Hình 26: Phanh đường có hệ số bám khác 26 Hình 27: Sơ đồ mạch điều khiển ABS đơn giản 26 Hình 28: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ABS 28 Hình 29: Diễn biến trình kiểm sốt đợ trượt theo gia tốc bánh xe 29 Hình 30: Cấu trúc bên ngoài bộ điều khiển ECU 31 iv Hình 31: Chức chẩn đoán (tự báo lỗi) 31 Hình 32: Nguyên lý làm việc ASR 32 Hình 33: Van ASR trạng thái đóng 33 Hình 34: Van ASR trạng thái mở 33 Hình 1: Sơ đồ dẫn động phanh khí 35 Hình 2: Cấu tạo chung 36 Hình 3: Dẫn đợng hai dịng 38 Hình 4: Cơ cấu phanh dẫn đợng khí nén 39 Hình 5: Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp 40 Hình 6: Bộ trợ lực chân không 41 Hình 7: Sơ đồ phanh khí nén 42 Hình 8: Dẫn đợng phanh khí nén mợt dịng 43 Hình 9: Dẫn đợng phanh khí nén hai dòng 44 Hình 10: Hệ thống phanh liên hợp 45 Hình 11: Xi lanh buồng 48 Hình 12: Xi lanh buồng 49 Hình 13: Bộ trợ lực phanh 50 Hình 14: Sơ đồ máy nén khí 51 Hình 15: Cấu tạo van phân phối dẫn đợng dịng 52 Hình 1: Sơ đồ phân bố tải trọng 57 Hình 2: Các thông số hình học sơ cấu phanh 59 Hình 3: Xác định lực tác dụng lên má phanh 59 Hình 4: Họa đồ lực phanh cầu trước 62 Hình 5: Họa đồ lực phanh cầu sau 63 Hình 6: Sơ đồ tính tốn van phân phối 70 v DANH MỤC BẢNG BIỂU Bảng 1: Thông số bản xe tải 2,98 56 Bảng 2: Các thơng số tính tốn mơ men phanh 57 Bảng 3: Các cơng thức tính mơ men phanh 58 Bảng 4: Tính tốn mô men phanh .58 Bảng 5: Bảng thơng số kích thước bố trí cấu phanh 60 Bảng 6: Bảng thông số xác định họa đồ lực phanh 60 Bảng 7: Các thơng số tính tổng van phanh 72 Bảng 8: Công thức tổng van phanh 72 Bảng 9: Tính tốn tổng van phanh 73 Bảng 10: Các thông số bản để chọn máy nén .73 Bảng 11: Năng suất máy nén .73 Bảng 12: Thơng số tính tốn lượng khí nén 74 Bảng 13: Tính tốn lượng khí nén .74 ix LỜI NĨI ĐẦU Ơ tơ có mợt vai trị quan trọng nhiều lĩnh vực kinh tế quốc dân, ô tô dùng để vận chuyển hành khách, hàng hố nhiều cơng việc khác Nhờ phát triển khoa học kỹ thuật xu giao lưu, hội nhập quốc tế lĩnh vực sản xuất và đời sống, giao thông vận tải và là một ngành kinh tế kỹ thuật cần ưu tiên quốc gia Với phát triển không ngừng khoa học kỹ thuật cơng nghệ, ngành tơ có tiến bộ vượt bậc thành tựu kỹ thuật mới như: Điều khiển điện tử kỹ thuật bán dẫn phương pháp tính tốn đại áp dụng ngành tơ Hệ thống phanh hồn chỉnh bao gồm bộ phận: Trợ lực phanh, dẫn đợng phanh, cấu phanh bánh xe Trong dẫn đợng phanh có vai trị truyền dẫn lực sinh từ bàn đạp phanh tới bánh xe một cách xác Với nợi dung, u cầu đồ án tốt nghiệp, đề tài tập trung nghiên cứu: “Thiết kế tính tốn hệ dẫn động phanh khí xe có tải trọng 2,98 tấn” với mục tiêu tổng hợp, hệ thống lại kiến thức học ở 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 Xxx, thầy, cô giáo Bộ môn Công nghệ ô tô, Khoa Cơ khí Đợng lực trường xxx tạo điều kiện cho em hoàn thành đồ án này Trong trình làm đồ án, bản thân hết sức cố gắng và 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 Xxx, ngày… tháng….năm 2020 Sinh viên thực Xxx CHƯƠNG TỔNG QUAN VỀ ĐỀ TÀI Phanh hệ thống an tồn chủ đợng quan trọng tơ Sự phanh ô tô tiến hành cách tạo ma sát phần quay phần đứng yên cụm chi liên kết với bánh xe: tang trống với má phanh (guốc phanh) hay đĩa phanh với má phanh 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu 1.1.1 Cơng dụng Hệ thống phanh có chức giảm tốc độ chuyển động giữ ôtô đứng yên đường dừng xe hẳn Thông thường trình phanh xe tiến hành cách tạo ma sát phần quay phần đứng yên xe Như vậy, động chuyển động xe biến thành nhiệt cấu ma sát và truyền môi trường xung quanh 1.1.2 Phân loại Hệ thống phanh phân chia theo tính chất hình thành hệ thống phanh + Theo đặc điểm điều khiển chia thành: - Phanh (phanh chân), dùng để giảm tốc đợ dừng hẳn xe xe chuyển động - Phanh phụ (phanh tay): dùng để giữ nguyên xe vị trí đỗ xe người lái rời khỏi buồng lái dùng làm phanh dự phòng - Phanh bổ trợ (phanh động cơ, thủy lực điện từ): dùng để tiêu hao bớt phần động ô tô tiến hành phanh lâu dài + Theo kết cấu cấu phanh chia ra: - Cơ cấu phanh tang trống - Cơ cấu phanh đĩa - Cơ cấu phanh dải + Theo dẫn động phanh chia thành: - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn đợng thủy lực - Hệ thống phanh dẫn đợng bắng khí nén - Hệ thống phanh dẫn đợng liên hợp: khí, thủy lực, khí nén - Hệ thống phanh dẫn đợng có trợ lực + Theo mức đợ hồn thiện cấu phanh Hệ thống phanh hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô phanh, trang bị thêm bộ điều chỉnh lực phanh: - Bợ điều chỉnh lực phanh (điều hịa lực phanh) - Bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống phanh có ABS) Trên hệ thống phanh có ABS cịn bố trí liên hợp điều chỉnh hạn chế trượt quay, ổn định động học ô tơ… Nhằm hồn thiện khả đợng, ổn định ô tô không điều khiển phanh 1.1.3 Yêu cầu Các yêu cầu bản kết cấu hệ thống phanh: - Phải nhanh chóng dừng xe tình nào, tiến hành phanh gấp phải đảm bảo quãng đường phanh ngắn (gia tốc phanh cực đại) - Hiệu quả phanh cao phải êm dịu để đảm phanh xe chuyển động với gia tốc chậm dần để giữ chuyển động ổn định xe - Điều khiển phanh nhẹ nhàng thuận lợi đối với cả phanh chân phanh tay - Hệ thống phanh cần đảm bảo độ nhạy phản ứng Hiệu quả phanh không thay đổi lần phanh - Đảm bảo tránh tượng bó cứng phanh dần tới xe bị trượt lết đường - Phanh chân phanh tay làm việc độc lập không ảnh hưởng đến - Cơ cấu phanh phải nhiệt tốt, khơng truyền nhiệt khu vực làm ảnh hưởng tới làm việc, tuổi thọ chi tiết, cấu xung quanh - Cơ cấu phanh phải dễ dàng điều chỉnh, thay gặp hư hỏng - Dẫn động phanh phải có đợ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan lực bàn đạp với phanh ô tô q trình thực phanh - Có khả giữ ô tô đứng yên cả đường dốc - Đảm bảo độ tin cậy hệ thống phanh mọi trường hợp sử dụng, cả mợt phần dẫn đợng điều khiển có hư hỏng 1.2 Kết cấu chung hệ thống phanh khí nén Hệ thống phanh khí nén bản gồm có bợ phận sau: Máy nén khí, bợ điều chỉnh áp suất, bình có van an toàn, van trích và van xả, van điều khiển, bàn đạp, ống dẫn, ống mềm, hộp phanh bánh xe, guốc phanh và đồng hồ áp suất Dẫn động phanh thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, đợ nhạy cao lực điều khiển bàn đạp bị hạn chế O'' P1 O' P2 X2 X1 ro R2 T2 N1 N2 T1 R1 ro X1 X2 119 R1 U1 83 61.7 R1 U1 24.2 P1 40.0 U1 o1 P1 40.0 o2 U2 rt Hình 5: Họa đồ lực phanh cầu sau Dựa vào họa đồ vecto lực ta có: k = 𝑅1 𝑅2 = 119,7 61,7 = 1,94 Ta có hệ phương trình: => { 𝑅 = 52895,38 𝑅1 0,052 + 𝑅1 0,052 = 5501,12 =>{ (𝑁) 𝑅1 − 1,94𝑅2 = 𝑅2 = 27265,66 Tỷ lệ xích họa đồ k = 52895,38 119,7 = 441,9 𝑃1 = 𝑃2 = 441,9.40 = 17676(𝑁) =>{ 𝑈1 = 441,9.83,2 = 36766,08(𝑁) 𝑈2 = 441,9.24,2 = 10693,98(𝑁) 3.4 Hiện tượng tự siết Quan hệ lực P momen phanh Mp - Xét guốc trước, dựa vào hình vẽ họa đồ lực phanh ta chiếu lực lên trục X: P1 cosα + Ux − N1 cosδ1 − T1 sinδ1 Với a là khoảng cách từ O đến P: c là khoảng cách từ O1 đến O: c = 130(mm) = 0,13 (m) - Phương trình cân momen so với điểm O: Ux1 c = P1 a + R1 r01 => Ux1 = Mp1 + P1 a c - Từ trình xây dựng họa đồ: T1 = Mp1 T1 Mp1 ; N1 = = ρ μ μρ - Thay vào phương trình ta có: 63 P1 cosα + => Mp1 = Mp1 + P1 a Mp1 − cosδ1 − Mp1 sinδ1 = c μρ ρ μρ1 P1 (ccosα+a) c(cosδ1 +μsinδ1 )−μρ1 - Tương tự đối với guốc sau: Mp2 = μρ2 P2 (ccosα + a) c(cosδ2 + μsinδ2 ) − μρ2 3.5 Kiểm tra tượng xiết 3.5.1 Đối với guốc trước 𝑀𝑝1 = 𝜇𝜌1 𝑃1 (𝑐𝑐𝑜𝑠𝛼 + 𝑎) 𝑐 (𝑐𝑜𝑠𝛿1 + 𝜇𝑠𝑖𝑛𝛿1 ) − 𝜇𝜌1 Nếu c(cos𝛿1 + 𝜇𝑠𝑖𝑛𝛿1 ) − 𝜇𝜌1 ) − 𝜇𝜌1 = 𝑡ℎì 𝑀𝑝1 −> ∞ - Tức là momen phanh guốc phanh phía trước sẽ trở nên vơ lớn, là tượng tự siết Vậy điều kiện xảy tượng tự siết: [𝜇 ]= 𝑐𝑐𝑜𝑠𝛿1 𝜌1 −𝑐𝑠𝑖𝑛𝛿1 - Đối với cầu trước: [𝜇 ]= 𝑐𝑐𝑜𝑠𝛿1 𝜌1 −𝑐𝑠𝑖𝑛𝛿1 = 0,13.𝑐𝑜𝑠10°41′ 0,1819−0,13𝑠𝑖𝑛10°41′ = 0,807 - Đối với cầu sau: [𝜇 ]= 𝑐𝑐𝑜𝑠𝛿2 𝜌2 −𝑐𝑠𝑖𝑛𝛿2 = 0,13.𝑐𝑜𝑠10°15′ 0,1819−0,13𝑠𝑖𝑛10°15′ = 0,804 - Trên hình vẽ họa đồ lực phanh, đường thẳng kéo dài 𝑅1 qua nằm dưới tâm quay guốc phanh O1 thì xảy tượng tự siết - Ở phần tính tốn bên ta chọn  = 0,3 nên không xảy tượng tự siết ở guốc trước 3.5.2 Đối với guốc sau Mp2 = μρ2 P2 (ccosα+a) c(cosδ2 +μsinδ2 )−μρ2 = μρ2 P2 (ccosα+a) ccosδ2 +μ(ρ2 −sinδ2 ) Ta thấyρ2 − csinδ2 > mọi trường hợp vì ccosδ2 + μ(ρ2 − sinδ2 ) > Nghĩa là đối với guốc sau không xảy tượng tự siết - Trong trình thiết kế cấu phanh lựa chọn thông số không hợp lý thì xảy tượng tự siết, là điều cần tránh vì xảy tượng này thì cấu phanh làm việc giật cục, không êm dịu va lái xe kiểm sốt 64 cường đợ phanh theo ý muốn 3.6 Xác định kích thước má phanh 3.6.1 Tỷ số p - Tỷ số p là tỷ số khối lượng toàn bộ ô tô M và tổng diện tích má phanh A p= M   p  = ( 2,5  3,5 ) 104 kg / m2 A Ta chọn [p]= 3.104 kg/m2 M => A∑ ≥ [p] = 7685 3.104 = 0,256(m2 ) Chọn A∑ = 0,256(m2 ) 3.6.2 Công ma sát riêng - Nếu phanh ôtô chuyển động với vận tốc v0 cho tới dừng hẳn v = 0, thì toàn bợ đợng ơtơ coi là chuyển thành công ma sát L cấu phanh: G.v02 L= 2g (Với G là trọng lượng ô tô đầy tải: G = 7685kg =75364.11N) - Gọi tổng diện tích má phanh là A ta có biểu thức tính cơng ma sát riêng sau: Gv02 l= gA - Chọn v0 = 75 km/h thì phanh cho tới v = thì l= Thỏa mãn điều kiện 1000 ) 3600 2.9,8.0,219.10 75364,11.(75 = 762,04 (J/cm2 ) l = 400 1000 J / cm2 3.7 Áp suất lên bề mặt má phanh - Áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền vật liệu: q= Mp .b.rt    q  = 1,5  2,0MPa = b  65 Mp .rt   q  - Đối với cấu phanh trước: b≥ 5231,84 0,3.0,162 110 3,14 2.106 180 =0,177(m) Chọn b = 180 (mm) - Đối với cấu phanh sau: b≥ 5501,12 0,3.0,162 110 3,14 2.106 180 =0,186(m) Chọn b = 190 (mm) - Để dễ dàng cho việc gia công ta chọn bề rộng má phanh cấu phanh trước và sau giống và có giá trị b = 180 (mm) - Ta có áp suất lên bề mặt má phanh q= Áp suất 𝑀𝑝 𝜇.𝑏.𝑟𝑡2 𝛽𝑜 Cơ cấu phanh cầu trước Cơ cấu phanh cầu sau 34405,51 34272,32 q(Pa) q= Mp .b.rt    q  = 1,5  2,0MPa Ta thấy b = 180 (mm) thỏa mãn điều kiện đề bài 3.8 Tính tốn nhiệt q trình phanh - Trong trình phanh ôtô, toàn bộ động khối lượng chuyển động ô tô chuyển hóa thành nhiệt cấu phanh, mợt phần lượng nhiệt này sẽ nung nóng chi tiết cấu phanh mà chủ yếu là trống phanh, phần cịn lại sẽ tỏa ngoài khơng khí - Phương trình cân nhiệt: t G v02 − v = m1c + A1  k dt g Trong đó: mt: Khối lượng trống phanh c: Nhiệt dung riêng vật liệu làm trống phanh (với vật liệu gang, thép: c = 500 J/kg.độ)  : Mức gia tăng nhiệt so với môi trường xung quanh At: Diện tích làm mát trống phanh 66 k : Hệ số truyền nhiệt từ trống phanh môi trường khơng khí t: Thời gian phanh Với V0= 30 (km/h) = 8, 33 (m/s) và V= thì mức gia tăng nhiệt độ cho phép: [ ]=15 C => 𝑚𝑡 ≥ 𝐺(𝑉12 −𝑉22 ) 2.𝑔.[𝜏].𝑐 = 75364,11(8,332 −0) 2.9,81.15.500 = 35,53(𝑘𝑔) - Trong trường hợp phanh ngặt, thời gian phanh ngắn nên lượng nhiệt tỏa ngoài khơng khí nhỏ bỏ qua được, đó: = G ( v02 − v ) gmt c 1000 ) 75364,11 (30 3600 = 14°8′ => 𝜏 = 2.9,8.35,53.500 -  = 14,8 < t  = 150 ta thấy mức gia tăng nhiệt thoát môi trường xung quanh nằm giới hạn mức gia tăng nhiệt cho phép hệ thống 3.9 Tính bền số chi tiết hệ thống 3.9.1 Tính bền trống phanh - Dựa vào trạng thái chịu lực trống phanh trình phanh ta thấy trống phanh làm việc gần giống mợt ống có thành dày chịu áp suất bên Trong trình tính toán ta giả thiết áp suất phân bố bề mặt trống phanh là không đổi, đồng thời ta đưa thêm vào hệ số an toàn là n = 1,5 tính tốn bền cho trống phanh - Áp suất bên trống phanh tính theo cơng thức: q= MP  b.rT  Trong đó: (Mp: Mômen phanh guốc trước và guốc sau sinh ra) - Theo lý thuyết ứng suất và biến dạng ống thành dày chứa áp suất bên có áp suất phát sinh ống chịu lực bên là: + Ứng suất pháp tuyến tác dụng lên trống phanh: q.a ''2 b ''2 = (1 − ) b '' − a ''2 r +Ứng suất tiếp tuyến tác dụng lên trống phanh: 67 = q.a ''2 b ''2 (1 + ) b ''2 − a ''2 r2 Trong đó: a’’: Bán kính trống: a’’= 160(mm) b’’: Bán kính ngoài trống: b’’=165(mm) r: Khoảng cách từ tâm đến điểm cần tính r = a’’ thì   đạt giá trị cực đại:  max =-q = -34405,51 (N/m2 )  max = q.(a ''2 + b ''2 ) (1602 +1652 ) = 34405,51 = 1118,44(N/m2 ) 2 1652 −1602 b '' − a '' - Ứng suất tổng hợp tác dụng lên trống phanh σth = √σ2max + τ2max = √34405,512 + 1118,442 = 34423,68(N/m2 ) Để đảm bảo an toàn ta lấy thêm hệ số an toàn n=1,5  th = 34423,68.1,5 = 51635,52 (N/m2)  th  [ th ] = 380.106 (N/m2) Trống phanh chọn đảm bảo yêu cầu kỹ thuật 3.9.2 Tính bền chốt phanh - Má phanh quay quanh chốt phanh tính theo cắt và chèn dập c = U1 = F  cd = U1 n.2 d = 2U1    = 40( MN / m ) n. d U1   cd  = 80.106 (N / m ) l.d Trong đó: d: Đường kính chốt: Chọn d = 30 (mm) = 30.10-3 (m) l: Chiều dài tiếp xúc chốt với guốc phanh l = d = 30.10-3 (m) n: Số chốt phanh chịu lực: n = U1: Lực tác dụng lên chốt - Cơ cấu phanh trước: σc = σcd = 2.35024,7 2.π.(30.10−3 )2 ≈ 12,38 106 (N/m2 ) < [  c ] 35024,7 30.10−3 30.10−3 ≈ 38,91 106 (N/m2 ) < [  c ] 68 Như chốt phanh thỏa mãn cả hai điều kiện cắt và chèn dập 3.9.3 Tính bền lị xo hồi vị - Việc tính tốn lị xo hồi vị nhằm xác định kích thước lị xo cho đảm bảo khả hồi vị lò xo và đảm bảo độ bền lâu trình làm việc - Ứng suất lò xo hồi vị ở trạng thái piston - xilanh bánh xe làm việc xác định theo công thức:  = k 8.Plx D  [ ]  d Trong đó: k: Hệ số tập trung ứng suất: k= D 4C − 0,6515 với C = + d 4C − C Hệ số k chọn theo bảng sau: D/d k 1,2 1,25 1,3 1,4 1,6 Chọn D = ta có: k =1, d Plx: Lực tác dụng lên lò xo, ta xét cầu trước, cầu có lực P lớn hơn: Plx = P1 + P2 = 16838,87 +16838,87= 33677,74 (N) d: Đường kính dây lò xo: d = (mm) D: Đường kính trung bình lị xo: D = 4.d = 4.3 = 12(mm) - Lò xo chế tạo thép bon cao (50  65) với ứng suất cho phép nằm khoảng [ ] = 500  800MPa Suy ra: τ = k 8.Plx D π.d3 = 1,4 8.33677,74.12.10−3 π.(3.10−3 )2 = 160,08(MPa)≤ [τ] Như ứng suất lị xo hồi vị thỏa mãn - Đợ cứng lò xo xác định: G.d c= 8.D3 n Trong đó: G: Mơ đun đàn hồi dịch chuyển lò xo: G = 8.104 (MN/m2) n0: Số vòng lò xo làm viêc: n0=10 (vòng) 69 Vậy: c= 8.104.(3.10−3 ) = 0,0469(N / m) 8.(12.10−3 )3 10 + Bước lò xo là t = (0,15  0,3)D Ta lấy t = 0,2.D = 0,2.12 = 2,4 (mm) + Số vịng toàn bợ lị xo n = n0 + (1  2) Ta chọn: n = n0 + = 10 + = 11 3.10 Tính tốn thiết kế van phân phối (tổng van phanh) - Tính tốn van phân phối khí phải bảo đảm nguyên tắc áp suất dẫn động tỷ lệ thuận với lực bàn đạp người lái - Điều kiện cân cấu tùy động: + Van và lị xo số (khơng kể ma sát và lò xo phụ) thể sau: Q = C1.S + Lực bàn đạp tỷ lệ thuận với dịch chuyển bàn đạp, nghĩa là tượng tùy đợng tiến hành theo chuyển dịch Hình 6: Sơ đồ tính tốn van phân phối Bởi vì: Q = Qbđ.ibđ = S.C1 + Đoạn dịch chuyển S lò xo để mở van là: Sbd Qbd ib2d S= = C1 = ibd Sbd Với: - C1: Độ cứng lị xo pittong tùy đợng số - Qbđ: Lực tác dụng lên bàn đạp, Qbđ = 800 (N) - ibđ: Tỷ số truyền bàn đạp phanh, ibđ = - Sbđ: Hành trình bàn đạp phanh, Sbđ = 180 (mm) 70 s= 180 800.52 = 36(mm) = C1 = = 555,56 36 - Từ xét cấu hồi vị khoang ta có: Q = Qbđ.ibđ ≤ Chv.S + Fv.ph Với: FV: Diện tích van tùy đợng Dv: Đường kính ngoài van tùy đợng, Dv= 54 (mm) dv: Đường kính van tùy đợng, dv= 20,5 (mm) Fv =  Dv2 −  d v2 =  (542 − 20,52 ) = 19, 6(cm2 ) Chv: Đợ cứng lị xo hồi vị piston số ph: Áp suất làm việc hệ thống pb: Áp suất bình chứa khí nén pb = 70 (N/cm2) Có thể coi gần ph = pb, ta tính giá trị lực bàn đạp lớn Qbdmax = Fv pb 19,6.70 = = 274, 4( N ) ibd - Độ nhậy van vào khoảng p= (N/cm2) kiểm tra ở áp suất ptb = 30 (N/cm2) - Xét điều kiện cân piston tùy động số khoang dưới: S pt C = p ki F pt Với: Spt: Hành trình piston số 2, Spt= 0,6 (cm) C2: Đợ cứng lị xo piston tùy đợng số pki: Áp suất khí hệ thống, pki= 60 (N/cm2) Fpt: Diện tích bề mặt piston số Dpt: Đường kính ngoài piston số 2, Dpt= 80 (mm) dpt: Đường kính piston số 2, dpt= 18,5 (mm) Fpt =  Dpt2 −  d pt2 =  (802 − 18,52 ) = 4757,5(mm ) 4 p F 60.47,6 = C2 = ki pt = = 476( N / mm) S pt 0,6 71 Bảng 7: Các thơng số tính tổng van phanh Tên gọi Ký hiệu Lực tác dụng lên bàn đạp Tỷ số truyền bàn đạp phanh Hành trình bàn đạp phanh Đường kính ngoài van tùy đợng Đường kính van tùy đợng Áp suất bình chứa khí nén Hành trình piston số Áp suất khí hệ thống Đường kính ngoài piston số Đường kính piston số Thứ nguyên Gía trị 800 Qbđ N ibđ Sbđ 180 mm Dv 54 mm dv 20,5 mm pb 70 N/cm2 Spt 0,6 cm pki 60 N/cm2 Dpt 80 mm dpt 18,5 mm Bảng 8: Công thức tổng van phanh Tên gọi Đoạn dịch chuyển S lị xo Diện tích van tùy đợng Công thức S= Thứ nguyên bd bd Sbd Q i = C1 = ibd Sbd π D2v π d2v Fv = − 4 Ghi mm cm3 - Lực tác dụng lên bàn đạp phanh Diện tích bề mặt piston Đợ cứng lị xo piston tùy đợng số Q bdmax = Fpt Fv pb ibd N π D2pt π d2pt = − 4 C2 = mm2 Pki Fpt N/mm Spt 72 Độ nhậy van vào khoảng p= (N/cm2) kiểm tra ở áp suất ptb = 30 (N/cm2) Bảng 9: Tính tốn tổng van phanh Tên gọi Thứ nguyên Giá trị Đoạn dịch chuyển S lò xo Diện tích van tùy đợng 180 s= => C1 = = 36 800.52 36 mm = 555,56 π Lực tác dụng lên bàn đạp phanh Diện tích bề mặt piston Đợ cứng lị xo piston tùy đợng số 3.11 Tính tốn chọn máy nén khí Fv = (542 20,52 ) = 9,6 19,6.70 Q bdmax = = 274,4 π Fpt = (802 − 18,52 ) = 4757,5 60.47,6 C2 = = 476 0,6 cm2 N mm2 N/mm Năng suất máy nén khí thường chọn sở nập nhanh và đầy bình chứa khởi động động và giữ cho ấp suất khí nén gần với áp suất tính toán, phanh liên tục Trong thực tế máy nén làm việc từ 10 ÷ 20% thời gian làm việc toàn bợ tơ Thời gian cịn lại máy nén chay không tải để tang tuổi thọ làm việc Với hệ thống dẫn động phanh chọn và qua tham khảo mợt số xe có hệ thống phanh tương đồng thì máy nén khí cần đạt suất là: Q = 200(1/ph) Bảng 10: Các thông số để chọn máy nén Tên gọi Ký hiệu Giá trị Số lượng xilanh i i =2 Đường kính xilanh d d = 50mm = 5cm Hành trình piston S S = 38mm = 3,8cm Số vịng quay n n = 1250 (vòng/phút) Hiệu suất truyền ηv ηv =0,6 Bảng 11: Năng suất máy nén Từ công thức ta xác định suất máy nén Q=  d 2iSn 4000 V (l / ph) Q= 73  52.2.3,8.1250 4000 0,  112(l / ph) 3.12 Tính tốn lượng khí nén * Nhiệm vụ: cung cấp khí nén và nén khí vào bình chứa để cung cấp cho hệ thống phanh Bảng 12: Thơng số tính toán lượng khí nén Tên gọi Ký hiệu Giá trị Thứ nguyên Khối lượng riêng chất khí f 31,3 kg/𝑚3 Vận tốc chuyển động V m/s Đường kính d mm Bảng 13: Tính toán lượng khí nén Tên gọi Tiết diện đường ống Giá trị A= π.d2 = π.0,0062 = 0,000028 Thứ nguyên m2 Trọng lượng riêng chất khí γ =f.g = 31,3.9,81 = 30,7 N/m3 Lưu lượng khí nén Q N = 30,7.2.0,000028 = 0,017 L/s 3.13 Tính tiết diện đường ống khí nén Trong tính tốn coi đường ống là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài lớn (Đây là bài tốn vỏ mỏng trịn xoay chịu tải trọng phân bố đối xứng tính theo lý thuyết khơng mơ men) Theo công thức sau: t = P.R P.R ; n = S 2.S Trong đó: P - Áp suất bên đường ống: P = 0,7 MN/m2 R – Bán kính ống dẫn, tham khảo xe thiết kế: R = 6,5 mm = 0,65 cm S – Chiều dày tiết diện đường ống Đối với ống dẫn làm hợp kim đồng thì:   = 260( MN / m ) Ứng suất tương là: 74  td =  t2 +  n2    ((P.R)/S)2+((P.R)/2S)2<   (4.P2.R2+ P2.R2)/4S2<   4S2>(5.P2.R2)/   S>√( 5.P2 R2 4.σ2 )=√( 5.0,72 0,652 4.2602 ) S> 1,95.10-3 m=1,95 mm Vậy để đảm bảo đủ bền ta chọn bề dày tiết diện đường ống là S=2 mm 75 KẾT LUẬN Đối với xe ôtô tải, hệ thống phanh là một hệ thống quan trọng Bởi vì, ngoài nhiệm vụ là giảm vận tốc, giữ và dừng ô tô sử dụng, hệ thống phanh cịn góp phần cân chuyển động ô tô trình phanh nhằm nâng cao tính an toàn cho người và hàng hoá Hệ thống phanh hỗ trợ nâng cao tốc độ trung bình cho xe ôtô đại Sau ba tháng, giúp đỡ tận tình thầy giáo T.S Xxx, thầy cô giáo khoa Cơ khí Đợng lực, bạn nhóm và nỗ lực bản thân, em hoàn thành đề tài: “Thiết kế tính tốn hệ dẫn động phanh khí xe có tải trọng 2,98 tấn” Đồ án em đạt kết quả sau: - Giới thiệu tổng quan hệ thống phanh, phân loại bộ phận bản hệ thống phanh: cấu phanh, dẫn động phanh và loại van chia khí Từ nêu lên cấu tạo và nguyên lý hoạt động, ưu nhược điểm loại - Tính tốn thiết kế hệ dẫn đợng phanh sử dụng xe ôtô tải phù hợp với điều kiện khai thác ở Việt Nam Với bán kính tang trống: 160(mm), tổng diện tích má phanh: 0,256(𝑚2 ), suất máy: 112 (l/ph), lượng khí nén: 0,017 (l/s), công ma sát riêng: 417(J/𝑐𝑚2 ), áp suất len bề mặt má phanh trước: 34405,51 (pa), áp suất lên bề mặt má phanh sau: 34272,32 (pa), tiết diện đường ống: 2(mm) Tuy nhiên, điều kiện thời gian yếu tố khác cho phép thì đề tài mong muốn thực mở rộng nội dung tính tốn, tối ưu hố kết cấu, thử nghiệm kết quả xe thực tế ở nhà máy sản xuất Đó là nợi dung đề tài mong muốn phát triển để hoàn thiện hệ thống phanh khí nén Cuối cho em bày tỏ lời cảm ơn chân thành đến toàn thể thầy cô giáo giúp đỡ em năm học tập trường Và đặc biệt cảm ơn thầy giáo T.S Xxx dành nhiều thời gian, tâm huyết hướng dẫn và giúp đỡ tận tình, tỉ mỉ trình học tập và hoàn thành đồ án tốt nghiệp Em kính mong thầy và bạn đóng góp ý kiến để đồ án em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn! 76 TÀI LIỆU THAM KHẢO [1]- Bài giảng tính tốn thiết kế tô 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 toán 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 77 ... Theo dẫn động phanh chia thành: - Hệ thống phanh dẫn đợng khí - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực - Hệ thống phanh dẫn đợng bắng khí nén - Hệ thống phanh dẫn đợng liên hợp: khí, thủy lực, khí. .. CHƯƠNG TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ DẪN ĐỘNG PHANH CHO XE 2,98 TẤN .56 3.1 Thông số kỹ thuật xe 56 3.2 Tính mơ men phanh u cầu và mô men phanh đáp ứng hệ thống 57 3.3 Thiết kế, ... đồ án tốt nghiệp, đề tài tập trung nghiên cứu: ? ?Thiết kế tính tốn hệ dẫn động phanh khí xe có tải trọng 2,98 tấn” với mục tiêu tổng hợp, hệ thống lại kiến thức học ở trường tìm hiểu thêm