Mục đích ý nghĩa đề tài
Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ô tô và kỹ thuật điện tử thì tất cả các hệ thống trên ô tô nói chung và hệ thống phanh nói riêng ngày được hoàn thiện hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn.
Hiện nay, với lượng xe tham gia giao thông rất lớn nên việc đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao là vô cùng cần thiết Nó không chỉ đơn thuần an toàn cho ôtô mà còn cho cả ngưòi lái, hành khách, hàng hóa, môi trường xung quanh ôtô chuyển động và cả về mặt kinh tế Vì thế, trên ôtô một trong những bộ phận có tính quyết định đến khả năng đó là hệ thống phanh. Đối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn Bên cạnh đó cần phải khẳng định một ý nghĩa tương đối trong thực tiễn, hiện tại, chẳng hạn như là: Giúp cho người thiết kế chế tạo định hướng trong sản xuất có một nhận thức cơ bản hơn để cải tạo. Giúp cho người cán bộ quản lý, cán bộ kỹ thuật trong việc quản lý có thể khai thác tối đa năng lực hoạt động của ô tô trong điều kiện làm việc cụ thể Giúp cho người sử dung có sự am hiểu nhất định để vận hành ô tô, để tạo sự thuận lợi trong việc bảo dưỡng, bảo trì ô tô Và đội ngũ công nhân, cán bộ kỹ thuật kịp thời nhanh chống phát hiện, tìm ra những hư hỏng cục bộ, nguyên nhân của hư hỏng và biện pháp khắc phục, bảo dưỡng, sửa chữa những hư hỏng của hệ thống phanh ô tô.
Vì vậy em chọn đề tài “ KHẢO SÁT, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ BUS THACO KINGLONG KB120SE”.
THACO KINGLONG KB120SE là sản phẩm hợp tác giữa công ty SX & LR ô tô Chu Lai - Trường Hải và hãng KingLong, nó có nhiều sự nổi bật vượt trội so với các dòng xe bus thông thường, đang được sử dụng rộng rãi góp phần nâng cao thương hiệu của Trường Hải.
Với đề tài KHẢO SÁT, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ THACO KINGLONG KB12OSE sẽ giúp cho em hiểu rõ được kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết, đến từng chi tiết cụ thể trong hệ thống phanh Từ đó, em có thể xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống phanh thông qua từ phương pháp tính toán hệ thống phanh Ðồng thời, được nghiên cứu sâu những vấn đề chưa thực sự ổn định, hiệu quả làm việc chưa cao của một số chi tiết, từ cơ sở cơ bản mà phân tích đề xuất khắc phục cải tiến phù hợp.
Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm sử dụng và bảo dưỡng hệ thống phanh một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn cho người và tài sản.
Giới thiệu chung về hệ thống phanh
Công dụng, yêu cầu và phân loại
Hệ thống phanh ô tô được dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó, nghĩa là điều khiển tốc độ ô tô theo chiều giảm Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hoặc trên các mặt đường ngang với thời gian không hạn chế Với các máy kéo xích, hệ thống phanh còn phối hợp với bộ phận chuyển hướng, tham gia làm nhiệm vụ điều khiển và quay vòng máy kéo.
Ðối với ô tô, hệ thống phanh là hệ thống đặc biệt quan trọng vì nó đảm bảo cho ô tô - máy kéo chuyển động an toàn trong mọi chế độ làm việc và nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe.
Hệ thống phanh chính cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :
Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh.
Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ.
Giữ cho ô tô - máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế.
Làm việc bền vững, tin cậy.
Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm.
Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa.
Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng.
Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng.
Có khả năng thoát nhiệt tốt.
Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ôtô - máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh, là :
Phanh làm việc : Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân.
Phanh dự trữ : Dùng để phanh ô tô - máy kéo trong trường hợp phanh chính bị hỏng.
Phanh dừng : Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ ô tô - máy kéo đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay.
Phanh chậm dần : Trên các ô tô tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bô lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần Phanh chậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô - máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ô tô - máy kéo trước khi dừng hẳn.
Các loại phanh dùng trên có thể có bộ phận chung và kiểm nghiệm chức năng của nhau Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độc lập. Để có hiệu quả phanh cao:
Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn.
Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng.
Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn. Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính là Gia tốc chậm dần và quãng đường phanh Ngoài ra cũng có thể dùng các chỉ tiêu khác như Lực phanh hay thời gian phanh.
Giá trị các yêu cầu này có thể tham khảo trong bảng 2-1, 2-2 và 2-3.
Các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép do từng quốc gia hay từng hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố như Nguồn gốc và chủng loại ô tô đang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra
Bảng 2-1 : Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép ô tô lưu hành trên đường- Do Bộ giao thông Vận tải Việt Nam quy định năm 1995.
Gia tốc chậm dần ổn định
1 Ô tô du lịch và các loại ô tô khác thiết kế trên cơ sở ô tô du lịch
2 Ô tô vận tải trọng lượng toàn bộ
8 tấn và ô tô khách có chiều dài toàn bộ 7,5 m
3 Ô tô vận tải hoặc đoàn ô tô có trọng lượng toàn bộ > 8 tấn và ô tô khách có chiều dài toàn bộ > 7,5 m
Tiêu chuẩn trình bày ở bảng 2-1 trên được cho ứng với chế độ thử: Ô tô không tải, chạy trên đường nhựa khô, nằm ngang.
Vận tốc bắt đầu phanh là 30 [ Km/h ] ( 8,33 [ m/s ] ).
Do yêu cầu về tốc độ ô tô ngày càng tăng, cho nên có xu hướng tăng vận tốc thử phanh để cho phép lưu hành trên đường Tuy vậy thử phanh ở tốc độ cao là rất nguy hiểm, nhất là trong điều kiện chưa cho phép có những bãi thử chuyên dùng Vì thế ở nước ta vẫn đang áp dụng tốc độ thử phanh là 30 [ Km/h ].
Số liệu cho ở bảng 2-1 chỉ sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm cho phép ô tô lưu hành trên đường để đảm bảo an toàn chuyển động Đối với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn.
Bảng 2-2 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính
( Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ )
Tốc độ trước khi phanh
Lực tác dụng lên bàn đạp
Gia tốc chậm dần ổn định
Microbuys với số chỗ ngồi 8
2 Ô tô buýt > 8 chỗ ngồi và trọng lượng toàn bộ 5 tấn
3 Ô tô buýt với trọng lượng toàn bộ > 5 tấn 60 700
4 Ô tô tải với trọng lượng toàn bộ < 3,5 tấn
5 Ô tô tải với trọng lượng toàn bộ từ 3,5 tấn 12 tấn
6 Ô tô tải với trọng lượng > 12 tấn 40 700
5,5 4,0 3,6 7 Đoàn ô tô với tải trọng toàn bộ từ 3,5 tấn 12 tấn
5,5 4,0 3,7 8 Đoàn ô tô với trọng lượng toàn bộ > 12 tấn
Bảng 2-3 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ
( tiêu chuẩn Liên Xô cũ )
Stt Chủng loại ô tô Tốc độ trước khi thử
Lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ [ N ] ( )
Gia tốc chậm dần ổn định
Microbuys với số chỗ ngồi 8
2 Ô tô buýt > 8 chỗ ngồi và trọng lượng toàn bộ 5 tấn
3 Ô tô buýt với trọng lượng toàn bộ > 5 tấn
4 Ô tô tải với trọng lượng toàn bộ 12 tấn
7 Đoàn ô tô với tải trọng toàn bộ từ
8 Đoàn ô tô với trọng lượng toàn bộ > 12 tấn
40 600 700 29,6 2,8 Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu được cho tương ứng ba dạng thử khác nhau là.
Thử " O ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh còn nguội và thường tiến hành hai trường hợp: động cơ được tách và không tách ra khỏi hệ thống truyền lực.
Thử " I ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh đã làm việc nóng lên Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn:
Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh.
Thử " II ": Để xác định hiệu quả phanh chính, khi ô tô, máy kéo chuyển động xuống dốc dài.
Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống phanh khác thực hiện các chức năng của nó, gia tốc chậm dần lớn nhất cần phải đạt 3 [ m/s 2 ] đối với ô tô khách và 2,8 [ m/s 2 ] đối với ô tô tải. Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó có thể tạo ra Khi thử ( theo cả hai chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại - quay lên dốc ) phanh dừng cần phải giữ được ô tô- máy kéo chở đầy tải và động cơ tách ra khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%.
Cấu tạo chung của hệ thống phanh
Ðể thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh phải có hai phần kết cấu chính sau
Cơ cấu phanh : Là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản Trong quá trình phanh động năng của ôtô máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài.
Dẫn động phanh : Ðể điều khiển cơ cấu phanh.
Cơ cấu phanh là một bộ phận trực tiếp tạo ra lực phanh cũng chính là lực cản, trong quá trình phanh khi ô tô chuyển động, động năng của ô tô sẽ được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường.
Cơ cấu phanh trên ô tô chủ yếu làm việc theo nguyên lý ma sát Do vậy kết cấu của nó gồm có hai phần chính: cơ cấu ép và phần tử ma sát Bên cạnh đó còn có thêm các phần tử phụ như cơ cấu điều khiển khe hở giữa má phanh và trống phanh của loại phanh trống - guốc, bộ phận xả khí của phanh dẫn động thủy lực
Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - Guốc, Đĩa hay Dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt.
Kết cấu cơ cấu phanh trên ô tô có đặc trưng tùy thuộc bởi vị trí đặt nó ở bánh xe hoặc ở truyền lực, bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến phanh.
Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại trống - guốc và gần đây sử dụng nhiều loại đĩa ở các bánh xe trước.
2.2.1.1 Loại trống - guốc. a Thành phần cấu tạo: Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:
+ Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe.
+ Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh).
+ Mâm phanh: Là một đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh.
+ Cơ cấu ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo ra lực ma sát để phanh bánh xe lại.
+ Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả được hoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh.
Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự động b Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá.
Hình 2-2 Các sơ đồ phanh trống guốc.
Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (hình 2.2) Các sơ đồ này khác nhau ở chổ
+ Dạng và số lượng cơ cấu ép.
+ Số bậc tự do của các guốc phanh.
Số lượng cơ cấu ép số bậc tự do của guốc Cam Chêm
+ Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và do vậy khác nhau ở:
- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc
- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe.
- Mức độ phức tạp của kết cấu.
Hình 2-3 Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xylanh thủy lực; c- Hai xylanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai xylanh ép, guốc phanh hai bậc tự do.
Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhấtlà các sơ đồ trên hình 2.3a và 2.3b Tức là sơ đồ với guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép Sau đó đến các sơ đồ 2.3c và 2.3d. Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả.
Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức là chiều chuyển động của ôtô- máy kéo.
Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe.
Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (hay còn gọi một cách quy ước là mômen của lực dẫn động).
Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.3 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:
+ Các má phanh được bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu.
+ Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của má phanh trên bán kính r.
Từ sơ đồ ta thấy rằng:+ Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này gọi là guốc tự siết.
+ Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặt trưng của cơ cấu phanh trống- guốc.
Sơ đồ hình 2.3a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau Và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và mômen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:
Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2 Đây là cơ cấu vừa thuận nghịch vừa cân bằng Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn.
Tổng thể về ôtô bus THACO KINGLONG KB120SE
Sơ đồ tổng thể về ôtô THACO KINGLONG KB120SE
Hình 3-1 Tổng thể xe THACO KINGLONG KB120SE
Các thông số kỹ thuật cơ bản
Bảng 3.1: Thông số kỹ thuật ôtô THACO KINGLONG KB120SE
HIỆU GIÁ TRỊ ĐƠN VỊ
Tổng thể xe(DàixRộngxCao) 11950 x 2500 x 3800 [mm ]
Chiều dài cơ sở L 6000 [mm]
Vết bánh sau Vs 1860 [mm]
Khoảng sáng gầm xe hs 230 [mm]
Chiều dài đuôi xe 3400 [mm]
Chiều dài đầu xe 2550 [mm]
Góc thoát trước / sau αt/αs 12,5 / 12 [độ]
Trọng lượng bản thân Go 12800 [kG]
Phân bố cầu trước/sau Go1/Go2 5060 / 7740 [kG]
Trọng lượng toàn bộ Ga 15700 [kG]
Phân bố cầu trước/sau Ga1/Ga2 5700 / 10000 [kG]
Số người cho phép chở 42 Động cơ
Kiểu MD9M-Diesel common rail
Loại 6 xy lanh, turbo intercooler Đường kính xi lanh 125 [mm]
Hành trình pít tông 125 [mm]
Dung tích xy lanh 9203 [cm 3 ]
Công suất max 257 / 2200 [Kw/v/ph]
Góc mở sớm xupap nạp α1 17 0 [độ ]
Góc đóng muộn xupap nạp α2 43 0 [độ ]
Góc mở sớm xupap thải α3 61 0 [độ ]
Góc đóng muộn xupap thải α4 18 0 [độ ]
Khe hở nhiệt xu páp nguội 0,4 [mm]
Khe hở nhiệt xu páp nóng 0,6 [mm]
Kiểu dẫn động Khí nén 2 dòng, có ABS
Cầu trước Đường kính trống phanh
Má phanh 1 dài x rộng x dầy 420x140x15-2 miếng [mm]
Má phanh 2 dài x rộng x dầy 420x140x15-2 miếng [mm]
Cầu sau Đường kính trống phanh Dt 410x224 [mm]
Má phanh 1 dài x rộng x dầy 420x160x15-2 miếng [mm]
Má phanh 2 dài x rộng x dầy 420x160x15-2 miếng [mm]
Cỡ lốp trước/sau 12 R 22,5-16 Áp suất lốp 8,4 / 8,1 (sau) [kG/cm2] Đặc tính
Suất tiêu hao nhiên liệu 23 [lít] /100 [km]
Tốc độ tối đa 126 [km/h]
Dung tích thùng nhiên liệu 270 [lít]
Hệ thống phanh trang bị ABS trên ôtô THACO KINGLONG KB120SE
Sơ lược về ABS
Lực phanh cực đại phụ thuộc vào lực bám của bánh xe, nếu lực phanh nhỏ hơn lực bám thì thời gian phanh và quãng đường phanh sẽ lớn, gia tốc phanh nhỏ Nếu lực phanh lớn hơn lực bám của bánh xe thì bánh xe sẽ trượt lết trên đường Khi bánh xe trượt lết thì hệ số bám φ giảm tính ổn định hướng của xe giảm, xe mất lái dễ gây tai nạn. Đối với hệ thống phanh thường thì khi tác dụng lực phanh áp lực phanh sẽ tăng lên giá trị cực đại, tốc độ phanh giảm xuống rất nhanh cho đến khi bánh xe bị hãm cứng, trong khi đó lực quán tính của xe lớn hơn nên xe chưa dừng hẳn được mà làm cho các bánh xe trượt lết trên đường Điều này dẫn đến hiện tượng mất ổn định lái gây nguy hiểm. Để ngăn ngừa hiện tượng này người ta có nhiều hướng nghiên cứu giải quyết khác nhau như: Tập hợp các kinh nghiệm lái xe lại để tiến hành tổ chức huấn luyện tài xế, cải tiến hệ thống phanh.Một trong những thành công là người ta đã thiết kế ra hệ thống chống hãm cứng các bánh xe, chống trượt lết, tăng tính ổn định phanh, giảm được quãng đường phanh, càng ngày hệ thống này càng hoàn thiện hơn.
4.1.2 Công dụng, yêu cầu ABS.
Quãng đường phanh là một hàm của vận tốc, khối lượng xe và lực phanh đạt giá trị cực đại thì quãng đường phanh đạt giá trị cực tiểu nếu tất cả các yếu tố không đổi Hệ thống ABS luôn giữ cho lực phanh ở mức cực đại nên quãng đường phanh là nhỏ nhất.
- Cải thiện tính ổn định:
ABS luôn giữ lực phanh ở giá trị cực đại Tuy nhiên khi xe chạy trên đường xấu hệ số bám của cả hai bánh xe trên cùng một trục không đều nhau Việc đạt được lực phanh cực đại ở cả hai bánh xe sẽ tạo một mô men xoay làm cho xe có xu hướng xoay về phía bánh xe có hệ số bám lớn dẫn đến xe mất ổn định, đặc biệt xe có chiều dài cơ sở nhỏ Để tránh điều này thì ABS kiểm soát lực phanh ở cả hai bánh xe cầu trước và cầu sau để giảm mô men xoay và tăng tính ổn định của xe.
- Cải thiện tính năng dẫn hướng khi phanh:
Tính năng ổn định hướng khi phanh là vô cùng quan trọng nó không những tạo ra hướng chuyển động chung mà còn hạn chế sự cố xảy ra trong hệ thống lái Hệ thống phanh ABS tăng tính dẫn hướng khi phanh bằng công việc đảm bảo lực bám giữa bánh xe với mặt đường cao nhất.
* Phân tích so sánh với bộ điều chỉnh lực phanh:
Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau có thể đảm bảo:
- Hoặc hãm cứng đồng tời các bánh xe ( để sử dụng triệt để trọng lượng bám và tránh quay xe khi phanh).
- Hoặc các bánh xe trước được hãm cứng (để đảm bảo điều kiện ổn định).
Tuy nhiên quá trình phanh như vậy vẫn chưa phải là có hiệu quả cao và an toàn nhất, vì:
- Khi phanh ngặt, các bánh xe có thể bị hãm cứng và trượt dọc, các bánh xe trượt lên trên đường sẽ gây mòn lốp và giảm hệ số bám Nghiên cứu cho thấy hệ số bám dọc có giá trị cao nhất khi bánh xe chịu lực dọc và trượt cục bộ trong giới hạn hệ số trượt:
Với: Va Tốc độ chuyển động tịnh tiến của ô tô ωb Tốc độ góc của bánh xe. rb Bán kính lăn của bánh xe.
Hình 4-1 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe.
- Còn ô tô khi phanh với tốc độ 180 km/h trên đường khô, bề mặt lốp có thể bị mòn đi một lớp dày tới 6 [mm]
- Các bánh xe bị trượt dọc hoàn toàn, mất khả năng tiếp nhận lực ngang và khong thể thực hiện quay vòng khi phan trên một đoạn đường cong hoặc đổi hướng để tránh ngại vật, đặc biệt trên mặt đường có hệ só bám thấp Do đó dễ gây ra tai nạn nguy hiểm khi phanh.
Vì thế để đảm bảo đồng thời hiệu quả khi phanh và tín ổn định cao Ngoài ra còn giảm mài mòn và nâng cao tuổi thọ cho lốp, cần thiết quá trình phanh không bị trượt lết hoàn toàn mà chỉ trượt cục bộ trong giới hạn λ= (15÷30)% Đó chính là chức năng, nhiệm vụ của hệ thống chống hãm cứnh bánh xe. Để giữ cho các bánh xe không bị hãm cứng hoàn toàn khi phanh ngặt , cần phải điề chỉn áp suát trong dẫn động phanh sao cho độ trượt của bánh xe với mặt đường thay đổi trong giới hạn hẹp quanh giá trị tối ưu Các hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh có thể sử dụng nguyên lý điều chỉnh khác nhau như:
- Theo gia tốc chậm dần của bánh xe được phanh
- Theo giá trị độ trượt cho trước
- Theo tỷ số gia tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó.
Như vậy hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong những hệ thống an toàn chủ động của ô tô hiện đại Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn giao thông nhờ điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu.
Các hệ thóng chống hãm cứng bánh xe được nghiên cứu ở Đức ngay từ những năm đầu thế kỷ XX Tiếng Đức lúc đó gọi là Anti-blockier sytem viết tắt là ABS.
Hình 4-2 Quá trình phanh có và không có ABS trên đoạn đường cong.
Ngoài những yêu cầu của hệ thống phanh thường thì hệ thống phanh ABS còn phải có những yêu cầu sau:
- Khi phanh gấp phải đảm bảo ổn định phanh và ổn định lái
- Khi có sự cố hư hỏng xảy ra trong hệ thống ABS thì hệ thống phanh bình thường vẫn làm việc được
- Hệ thống phanh phải làm việc ổn định trên mọi loại đường, không phụ thuộc vào kinh nghiệm người lái.
4.1.3 Nguyên lý làm việc chung của hệ thống ABS.
Hệ thống chống hãm cứng bánh xe thực chất là một bộ điều hòa lực phanh có mạch liên hệ ngược Sơ đồ khối điển hình của một hệ thống phanh ABS có dạng như trên hình 4-3 gồm: Bộ phận cảm biến 1, bộ điều khiển 2, bộ phận chấp hành hay cơ cấu thực hiện 3, nguồn năng lượng 4.
- Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm vụ phản ánh sự thay đổi các tông số được chọn để điều khiển ( thường là tốc độ góc hay gia tốc chậm dần của bánh xe hoặc giá trị độ trượt) và tín hiệu đến bộ điều khiển 2 Bộ phận 2 sẽ xử lý tín hiệu và truyền lệnh đến cơ cấu thực hiện 3 để tiến hành tăng hoặc giảm áp trong dẫn động phanh.
- Chất lỏng được truyền từ xy lanh chính (hay tổng van khí nén) 5 qua 3 đến các xy lanh bánh xe (hay bầu phanh) 6 để ép các guốc phanh và thực hiện quá trình phanh Để hiểu nguyên lý làm việc của hệ thống chống hãm cứng bánh xe, ta khảo quá trình phanh bánh xe như trên hình 4-3.
Hình 4-3 Sơ đồ tổng quát của hệ thống chống hãm cứng bánh xe
1-Cảm biến tốc độ, 2- Bộ phận điều khiển, 3- Cơ cấu thực hiện, 4- Nguồn năng lượng, 5- Xy lanh chính hoặc tổng van khí nén, 6- Xy lanh bánh xe hoặc bầu phanh. Nếu bỏ qua mô men cản lăn rất nhỏ và để đơn giản coi Zbx = const, thì phương trình cân bằng mô men tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh có dạng:
Với: Mp - Mô men phanh tạo nên bởi cơ cấu phanh
Mφ - Mô men bám của bánh xe với đường
Jb - Momen quán tính của bánh xe ωb - Tốc độ góc của bánh xe
Từ đó ta có gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh: b b P b J
Hình 4-4 Các lực tác dụng lên bánh xe khi phanh.
Sự thay đổi Mp, Mφ, và εb theo độ trượt được thể hiện trên hình 4-5:
- Đoạn O - 1 – 2 biểu diễn quá trình tăng Mp khi đạp phanh Hiệu (Mp - Mφ) tỷ lệ với gia tốc chậm dần εb của bánh xe Hiệu trên tăng nhiều khi đường Mφ đi qua điểm cực đại Do đó sau thời điểm này, gia tốc εb bắt đầu tăng nhanh Sự tăng đột ngột của gia tốc εb chứng tỏ bánh xe sắp bị hãm cứng và được sử dụng làm tín hiệu vào thứ nhất để điều khiển làm giảm áp suất trong dòng dẫn động Do có độ chậm tác dụng nhất định nào đó (phụ thuộc vào tính chất hệ thống), sự giảm áp suất thực tế bắt đầu từ điểm 2.
- Do Mp giảm, εb giảm theo và bằng không ở điểm 3 (khi Mp - Mφ) Vào thời điểm tương ứng với điểm 4 – mô men phanh có giá trị cực tiểu không đổi.
Hình 4-5 Sự thay đổi các thông số khi phanh có ABS.
- Trên đoạn từ điểm 3 đến điểm 6, mô men phanh nhỏ hơn mô men bám, nên xảy ra sự tăng tốc bánh xe Sự tăng gia tốc góc bánh xe được sử dụng làm tín hiệu vào thứ hai để điều khiển tăng áp suất trong hệ thống phanh (điểm 5).
- Khi tốc độ góc bánh xe tăng lên, độ trượt giảm và bởi vậy φ và Mφ cũng tăng lên.
Hệ thống phanh trên ôtô KB120SE
Hình 4-9 Sơ đồ hệ thống phanh xe KB120SE
1- Máy nén khí, 2- Van phân phối phanh sau, 3- Bộ giải nhiệt khí nén, 4- Bộ tách ẩm, 5- Bình hơi phanh trước, 6- Bình tích năng, 7- Bình hơi phanh sau, 8- Van xả nước, 9- Cơ cấu phanh trước, 10- Van điện từ ABS phanh trước, 11- Cần phanh trước, 12- Tổng van phân phối, 13- Van bảo vệ 4 ngã, 14- Bầu phanh trước, 15- Bình hơi cái, 16- Bình hơi phanh tay và trơ lực, 17- Van an toàn, 18- Cơ cấu phanh sau, 19- Bầu phanh sau, 20- Van đổi chiều hai ngã, 21- Van xả nhanh, 22- Van điện từ ABS phanh sau.
4.2.2 Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh trên ôtô KB120SE.
Khí nén từ máy nén khí (1) qua bộ giải nhiệt khí nén (3) và bộ tách ẩm (3) đi tới bình hơi cái (15) từ đó khí nén được phân phối tới các bình chứa (5), (7) và (16) qua van phân phối (13).Một phần còn lại qua bình tích năng mục đích bổ sung khí nén trong một thời gian tức thời ngoài ra còn có tác dụng dập tắt dao động áp suất.
Khí nén từ các bình chứa (5), (7) đi vào tổng van phân phối (12), khí nén từ bình (5) qua tổng phanh đến van ABS (10) rồi cung cấp cho các bầu phanh trước tạo lực đẩy làm xoay cam thực hiện quá trình phanh bánh trước, còn khí nén từ bình chứa (7) cung cấp cho van phân phối (2) phanh sau để phân phối cho các van ABS
(10) đến các bầu phanh sau thực hiện quá trình phanh.
Khí nén từ các đường cấp của tổng van phân phối (12) sẽ được xả ra ngoài khí trời theo đường xả khí của tổng van phân phối (12) Lúc đó sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp trên dòng điều khiển tới dòng phanh cầu trước và cầu sau Khí nén một phần thoát ra ngoài qua van xả nhanh, một phần thoát ra qua van ABS và tổng phanh thực hiện việc nhả phanh.
Khí nén từ bình chứa (16) cấp khí cho van phanh dừng (11) Từ van phanh dừng (11) khí nén đến van hai ngả 20 cấp cho các van xả nhanh (21) cấp khí vào các bầu phanh tích năng cầu sau (19) ép lò xo tích năng lại thực hiện quá trình nhã phanh cầu sau.
Khi xoay van phanh dừng (11), sẽ xảy ra hiện tượng sụt áp ở dòng điều khiển các van xả nhanh (21) thông với khí quyển Van xa nhanh (21) không cho khí nén từ bình chứa (16) vào ép lò xo tích năng và mở đường khí nén từ phần dưới piston của bầu phanh ra ngoài khí quyển qua van tăng tốc (21) Lực nén lò xo truyền đến cần của bầu phanh để phanh nhanh chóng Hiệu quả phanh phụ thuộc vào góc xoay của cần điều khiển của van phanh dừng.
4.2.2.3 Hệ thống ABS. a Giai đoạn tăng áp:
Khi đạp phanh, khí nén từ tổng phanh vào đường 4 thắng lực lò xo đẩy piston tỷ lệ1 mở thông đường hơi cấp khí nén cho bầu phanh tiến hành phanh.
Cuộn Solenoid2 mở cho khí nén đến tác dụng lên lò xo của piston tỷ lệ 2 ngăn không cho khí nén thoát ra ngoài Bánh xe bị phanh do capá khí nén vào bầu phanh.
Bánh xe được phanh, do sự tăng momen phanh nên tốc đọ quay bánh xe giảm dần.
Hình 4-10 Mô tả giai đoạn tăng áp 1-Bình chứa, 2-Tổng phanh, 3-Solenoid1, 4- Đường hơi vào van ABS, 5-Solenoid2, 6- Piston tỷ lệ 2, 7- Cảm biến, 8- Bầu phanh, 9- Đường hơi ra, 10- Piston tỷ lệ 1. b Giai đoạn giữ áp:
Trong quá trình phanh, nếu bàn đạp duy trì ở mức thích hợp với khả năng bám mặt đường bánh xe không bị trượt lớn hơn giới hạn trượt cho phép Tín hiệu từ ECU điều khiển mở hai cuộn Solenoid khí nén đến phía trên của piston tỷ lệ 1 và phía dưới của piston tỷ lệ 2 đậy kín các đường vào và ra Khí nén không được cấp cho bầu phanh nhưng cũng không được thoát ra ngoài khí quyển thực hiện quá trình giữ phanh.
Hình 4-11 Mô tả giai đoạn giữ áp 1-Bình chứa, 2-Tổng phanh, 3-Solenoid1, 4- Đường hơi vào van ABS, 5-Solenoid2, 6- Piston tỷ lệ 2, 7- Cảm biến, 8- Bầu phanh, 9- Đường hơi ra, 10- Piston tỷ lệ 1. c Giai đoạn giảm áp:
Với quán tính chuyển động của bánh xe, bánh xe xuất hiện trượt lết tới giới hạn tính toán sẵn trong bộ điều khiển, cảm biến sẽ truyền tín hiệu về ABS-ECU, bộ xử lý này đưa tín hiệu đến Solenoid1 mở thông đường cấp tới tác dụng lên phía trên piston tỷ lệ 1 đóng lại cắt không cho khí nén thông với đường ra Khí nén ở đường ra thắng lực ép lò xo của piston tỷ lệ 2 để thoát ra ngoài vì lúc này Solenoid2 đóng. Bầu phanh không được cấp khí nén thực hiện nhả phanh.
Quá trình tăng áp, giữ áp, giảm áp xảy ra liên tục và thay đổi tuỳ thuộc vào sự đóng mở của các Solenoid được điều khiển bởi ABS- ECU.
Hình 4-12 Mô tả giai đoạn giảm áp.
1-Bình chứa, 2-Tổng phanh, 3-Solenoid1, 4- Đường hơi vào van ABS, 5-Solenoid2,6- Piston tỷ lệ 2, 7- Cảm biến, 8- Bầu phanh, 9- Đường hơi ra, 10- Piston tỷ lệ 1.
Kết cấu các cụm chi tiết chính
Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát Trong quá trình phanh động năng của ô tô biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài.
Cơ cấu phanh trên xe KB120SE là loại ép bằng cơ khí được lắp trên tất cả 4 bánh của ô tô, cụm chính của cơ cấu phanh được lắp trên giá đỡ nối cứng với bích của cầu Cơ cấu phanh loại một bậc tự do với cơ cấu ép bằng cam.
Các má phanh có hình dạng cong tương ứng với đặt tính mài mòn của chúng và được lắp lên hai guốc phanh, các guốc phanh này tựa tự do lên các cam lệch tâm của chốt lệch tâm Trống phanh được bắt chặt lên may ơ bằng các bu lông.
Cơ cấu phanh trước bố trí đối xứng qua trục, Cới điểm tựa duới của guốc phanh không điều chỉnh Để tăng độ cứng vững cho điểm tựa dưới, giá đỡ được gia cường thành hai gối đỡ, trên hai gối đỡ này các trục quay của guốc phanh có thể xoay trơn và chịu tải Hai guốc phanh luôn được ép chặt vào tâm nhờ lò xo hồi vị (19).
Cam quay chế tạo liền với trục đựoc dẫn động nhờ đòn quay Giá đỡ trục cam bố trí trên mâm phanh được bôi trơn bằng mỡ định kỳ Đầu ngoài của trục cam có bố trí then hoa bắt với đòn quay thông qua cơ cấu trục vít – bánh vít
Hình 4-13 Cơ cấu phanh trước 1- Cam phanh, 2- Guốc phanh, 3- Má phanh, 4- Tấm chặn, 5- Chốt lệch tâm, 6- Đinh tán, 7- Cánh tay đòn của trục cam, 8- Trục vít, 9- Bnánh vít, 10- Chốt khoá, 11- Bạc lót, 12- Giá đỡ trục cam, 13- Giá che chắn, 14- Bu lông bắt chặt mâm phanh, 15- Bu lông, 16- Giá bắt guốc phanh, 17- Xương guốc phanh, 18- Lò xo hồi vị, 19- Cam ép, 20- Vòng chặn mỡ.
- Khi không phanh dưới tác dụng của lò xo hồi vị (19) kéo má phanh (3) vào trong và không tiếp xúc tang trống, bánh xe được lăn trơn.
- Khi phanh, khí nén vào bầu phanh, đẩy trục bầu phanh dịch chuyển, qua chốt trụ đẩy đòn quay làm trục cam xoay đi Cam quay đẩy guốc phanh mở rộng bán kính tạo nên sự ép sát má phanh vào tang trống thực hiện phanh.
Trên mâm phanh có hai cửa sổ nhỏ để kiểm tra khe hở má phanh và tang trống.Việc điều chỉnh được tiến hành thông qua việc xoay cam xung quanh tâm trục và tạo nên vị trí ban đầu tương ứng với khe hở yêu cầu của má phanh và tang trống.
Cơ cấu phanh sau có kết cấu tương tự như cơ cấu phanh trước, chỉ khác cơ cấu phanh trước ở chỗ : Sử dụng bầu phanh tích năng để kết hợp với nhiệm vụ phanh tay.
Bầu phanh được bố trí là dạng bầu phanh tích năng Ở trạng thái đứng yên, ta kéo cần phanh tay xả khí trong bầu tích năng ra, lò xo tích năng đẩy quay trục cam, thực hiện việc phanh các bánh xe cầu sau, giữ xe đứng yên trên dốc ỉ410
Hình 4-14 Cơ cấu phanh sau.
1- Cam phanh, 2- Guốc phanh, 3- Má phanh, 4- Tấm chặn, 5- Chốt lệch tâm, 6- Đinh tán, 7- Cánh tay đòn của trục cam, 8- Trục vít, 9- Bnánh vít, 10- Chốt khoá, 11- Bạc lót, 12- Giá đỡ trục cam, 13- Giá che chắn, 14- Bu lông bắt chặt mâm phanh, 15- Bu lông, 16- Giá bắt guốc phanh, 17- Xương guốc phanh, 18- Lò xo hồi vị, 19- Cam ép, 20- Vòng chặn mỡ.
4.3.1.3 Cơ cấu điều chỉnh khe hở phanh.
Dùng để điều chỉnh khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh, khe hở này tăng lên trong quá trình sử dụng do các má phanh bị mòn Cấu tạo của cơ cấu điều chỉnh khe hở trên được trình bày trên hình 4-15.
Hình 4-15 Cơ cấu điều chỉnh khe hở trên.
1- Vít định vị; 2- Vít điều chỉnh; 3- Trục vít; 4- Bánh vít; 5- Then hoa.
Trong quá trình sử dụng phanh khe hở giữa trống phanh và má phanh tăng lên làm tăng hành trình phanh, làm giảm thời gian tác dụng và khi vượt quá hành trình cho phép thì hiệu quả phanh giảm đáng kể, vì vậy cần có thêm cơ cấu điều chỉnh khe hở trên để khắc phục Cơ cấu điều chỉnh khe hở trên được gắn vào trục của cam phanh bằng then hoa 5 Để điều chỉnh ta nới vít 1 ra sau đó dùng cờ lê vòng để vặn vít 2, trục vít 3 quay theo, bánh vít 4 được bắt chặt với trục cam nhờ then hoa nên khi xoay bánh vít tức là xoay trục tâm cam phanh làm thay đổi hành trình phanh tuỳ theo tình trạng của phanh và thói quen của người lái.
Cấu tạo của bầu phanh trước được trình bày qua hình 4-16.
1-Đầu nối đường khí nén; 2- Nắp bầu phanh; 3- Màng bầu phanh; 4 - Đĩa đỡ màng;5- Lò xo hồi vị; 6- Đai; 7- Thanh trượt; 8- Thân bầu phanh; 9- Bulông để bắt bầu phanh vào giá; 10- Vỏ bảo vệ, 11- Đầu nối cần đẩy.
Khi đạp phanh, khí nén vào đầu nối đường khí nén (1) ép màng bầu phanh
(3) về phía trước đẩy đĩa đỡ màng (4), thanh trượt (7), đầu nối cần đẩy (11) về phía trước tác dụng lên cánh tay đòn trên trục cam phanh để thực hiện quá trình phanh. Khi nhả phanh, khí nén theo đầu nối đường khí nén (1) thoát ra ngoài bầu phanh, lò xo hồi vị (5) đẩy đĩa đỡ màng (4), thanh trượt (7), đầu nối cần đẩy (11) về vị trí ban đầu.
Tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh khí nén trên ôtô bus THACO
Xác định momen phanh yêu cầu
-Trọng lượng không tải : G = 12800 [kg]
+ Trọng lượng phân bố lên cầu trước: Ga1 = 4060 [kg]
- Trọng lượng toàn bộ: Ga = 15700 [kg]
+ Trọng lượng phân bố lên cầu trước: Ga1 = 5700 [kg]
+ Trọng lượng phân bố lên cầu sau: Ga2 = 10000 [kg]
- Tọa độ trọng tâm theo chiều cao: Chọn gần đúng hg = (0,7 0,8).B (mm); với
B là chiều rộng cơ sở của xe, B = 2020 (mm).
-Lốp xe có ký hiệu 12R22.5 – Michelin, Tra Catolog lốp Michelin [6] ta được : + Bán kính bánh xe lúc đầy tải rbx=0,503[m]
+ Bán kính bánh xe lúc không tải rbxo= 0,541[m]
5.1.2 Xác định tọa độ trọng tâm a, b
5.1.2.1.Trường hợp ô tô đầy tải.
Tọa độ trọng tâm của xe a, b, hg1 h g
Hình 5-1 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô (trường hợp ô tô đầy tải).
Trong đó : Ga : Trọng lượng toàn bộ của xe.
Ga1, Ga2 : Trọng lượng phân bố lên cầu trước và cầu sau của xe. Gọi thứ tự các cầu tính từ phía đầu xe trở lùi là cầu 1, cầu 2
Tọa độ trọng tâm theo chiều dọc: a, b
Theo sơ đồ trên (hình 5-1) ta qui ước chiều dương ngược chiều kim đồng hồ.
Lấy mômen tại O1 ta có :
Theo sơ đồ hình 5-1 ta có : a + b = L (5.2)
Vậy ta đã tính được tọa độ trọng tâm với trường hợp xe đầy tải là:
5.1.2.2 Trường hợp ô tô không tải.
Trong đó : Gn Trọng lượng người và hàng hoá, Gn = 2900 [kg] hn Chiều cao của trọng tâm người và hàng hoá hn n n n n n
Với : Gn1 : Trọng lượng người và hàng hoá ở ghế tầng 1, Gn1 = 1518[kg]
Gn2 : Trọng lượng người và hàng hoá ở ghế tầng 2, Gn2 = 1380[kg] hn1 : Chiều cao của trọng tâm người và hàng hoá ở ghế tầng1 hn1 = 1,432[m] hn2 : Chiều cao trọng tâm của người và hàng hoá ở ghế tầng 2 hn2 = 2,697[m]
5.1.3 Xác định momen phanh theo yêu cầu.
5.1.3.1.Trường hợp ô tô đầy tải.
Khi phanh, bỏ qua lực cản gió Pω và lực cản lăn Pf1, Pf2 vì khi phanh vận tốc giảm dần rất nhanh, nếu như phanh đến vận tốc V = 0 thì lực Pf1+ Pf2 rất nhỏ so với
Hình 5-2 Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh (trường hợp ô tô đầy tải).
Từ hình 5-2 Ta viết phương trình cân bằng mômen: Đối với cầu trước:
Ga.a -Z2.L- Pj hg1 = 0 (5.3) Đối với cầu sau : M/O2 = 0
Từ (5.3), (5.4) và (5.5) ta suy ra:
(5.7) Để sử dụng hết trọng lượng bám của ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe trước và sau Lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe tức là phanh có hiệu quả nhất khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng.
Từ đó ta có lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe ở cầu trước và sau là:
- Lực phanh sinh ra ở cầu trước:
- Lực phanh sinh ra ở cầu sau:
Từ (5.6) và (5.8) ta có lực phanh sinh ra ở một bánh của cầu trước là:
Thay các giá trị trên vào công thức ta có:
Từ (5.7) và (5.9) ta có lực phanh cần sinh ra ở một bánh của cầu sau là:
Vậy mômen cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.
+ Mô men phanh cần sinh ra ở 1 cơ cấu phanh trước:
Trong đó : rbx : bán kính làm việc của bánh xe
= 14060,9. +10432,7. 2 [Nm] (5.13) + Mô men cần sinh ra ở cơ 1 cấu phanh sau:
Với các giá trị hệ số bám khác nhau, ta có bảng 5-1 sau:
Mp1 1510,4 3229,5 5157,2 7293,6 9638,6 12192,3 14954,7 17925,6 Mp2 2363,1 4517,6 6463,4 8200,5 9729,0 11048,9 12160,1 13062,6 Qua bảng trên ta thấy:
Hệ số bám của bánh xe với mặt đường tỷ lệ thuận với momen phanh sinh ra ở các cầu.
Khi φ < 0,5 momen phanh cầu sau lớn hơn momen phanh sinh ra ở cầu trước. Khi φ > 0,5 momen phanh cầu trước lớn hơn momen phanh sinh ra ở cầu sau. Momen phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực phanh trên các cầu.
Do vậy khi không có bộ điều chỉnh lực phanh các bánh xe sau sẽ bị hãm cứng và trượt trước làm giảm hiệu quả phanh, làm mất tính ổn định và điều khiển của xe Để lắp bộ điều hoà cho xe Nhưng xe được trang bị hệ thống phanh ABS nên việc điều chỉnh lực phanh là không cần vì người ta thiết kế hệ thống phanh có lực phanh bao giờ cũng vượt hơn lực phanh yêu cầu, áp suất các dòng dẫn động luôn đồng thời và bằng nhau, khi bất cứ một bánh xe nào bị hãm cứng thì lập tức áp suất phanh tại bánh xe đó được giảm ngay để bánh xe đó không bị trượt.
Hình 5-3 Đồ thị quan hệ momen phanh của xe THACO KINGLONG KB120SE. Khi thiết kế, để đảm bảo cho cơ cấu phanh có khả năng sinh ra một momen cực đại luôn luôn lớn hơn hoặc tối thiểu bằng momen xác định theo điều kiện bám, người ta có xu hướng lấy giá trị tối đa hệ số bám của bánh xe với mặt đường Đối với đường bộ ở Việt Nam ta chọn φ=0,6 [3]
Vậy momen phanh yêu cầu sinh ra ở cầu trước và cầu sau là:
Tương tự ta có mô men phanh cần sinh ra ở một cơ cấu phanh trước, sau :
Xác định momen phanh mà cơ cấu phanh sinh ra
5.2.1.Các số liệu cơ bản.
+ Cơ cấu phanh trước: dt - Đường kính bề mặt ma sát của trống phanh; dt= 400 (mm) b - Bề rộng má phanh; b = 140 (mm)
0, 1 - Góc đặt tấm ma sát; 0 = 22 0 ; 1 = 145 0 dk: Đường kính vòng tròn cơ sở của cam; dk = 35 (mm) lk: Chiều dài đòn dẫn động cam trước; lk = 140 (mm)
Các kích thước : h’ = 158(mm); h” = 164 (mm), h = h’ + h” = 155+160 = 315 (mm)
D1 = 160 (mm):Đường kính của màng bầu phanh trước
+ Cơ cấu phanh sau: dt : Đường kính trống phanh; dt= 410 (mm) b : Bề rộng má phanh; b = 160 (mm)
0, 1 : Góc đặt tấm ma sát; 0 = 22 0 ; 1 = 145 0 dk : Đường kính vòng tròn cơ sở của cam;dk = 35 (mm) lk: Chiều dài đòn dẫn động cam phanh sau; lk = 122 (mm)
D2 = 160 (mm) đường kính của màng bầu phanh sau;
Các kích thước : h’= 158 (mm); h” = 164 (mm) h = h’ + h” = 158+164 = 322 (mm)
5.2.2 Xác định momen phanh do cầu trước sinh ra.
Hiện nay để xác định mô men phanh Mp ta có ba phương pháp là: Đồ thị, giải tích và đồ - giải Phương pháp giải tích phổ biến và ưu việt hơn cả vì nó đơn giản, có độ chính xác cao và thuận tiện khi cần phân tích ảnh hưởng của các thông số. Bởi vậy ở đây ở đây chúng ta sử dụng phương pháp này, và ta có sơ đồ tính như sau:
Xét cân bằng guốc phanh với các giả thuyết sau:
- Áp suất phân bố đều theo chiều rộng má phanh.
- Quy luật phân bố áp suất theo chiều dài má phanh không phụ thuộc vào giá trị lực ép tác dụng lên guốc và có dạng tổng quát: q = qmax.()
Trong đó: qmax - Áp suất lớn nhất trên má phanh.
() - Hàm phân bố áp suất.
- Hệ số ma sát giữa trống và má phanh không phụ thuộc vào chế độ phanh. Đối với cơ cấu phanh đang khảo sát và tính toán, guốc phanh chỉ có một bậc tự do nên xét trường hợp áp suất trên má phanh phân bố theo quy luật đường sin: dN dFT
Hình 5-4 Sơ đồ tính. q = qmax.sin (5.15)
Khi phân bố theo đường sin, các phần tử lực pháp tuyến dN và lực ma sát dFT từ phía trống phanh tác dụng lên phần tử vô cùng bé d (hình 5-4) của má phanh là: dN= qmax.b.rt.sin.d dFT= .qmax.b.rt.sin.d
Và lực ma sát tạo ra một mô men phanh: dMp small>T.r = q.b.rt 2.d, hay dMp = qmax.b.rt 2.sin.d (5.16)
Tích phân biểu thức (5.16) từ 0 đến 1 ta được mô men phanh tổng do các guốc phanh tương ứng tạo ra (guốc tự siết có chỉ số1, guốc không tự siết có chỉ số2):
(5.17) Để xác định qmax, ta viết phương trình cân bằng mô men đối với điểm quay (C) của guốc :
Thế các biểu thức của dFT và dN vào (6.20) và l= (rt - scos), thì sau khi biến đổi chúng ta có: qmax=[P.h/(rt b)]/{s
] cos sin sin [ sin sin
Thế biểu thức (5.19) vào phương trình (5.17) rồi chia tử và mẫu cho r
d chúng ta nhận được phương trình xác định mô men của mỗi guốc theo lực ép:
Dấu (-) ở mẫu số của biểu thức (5.20) tương ứng với guốc tự siết, còn dấu (+) tương ứng với guốc không tự siết.
Như vậy mô men tổng của cả 2 guốc phanh sẽ là:
Vì cơ cấu phanh yêu cầu có độ cứng vững cao, là loại phanh guốc một bậc tự do nên: = sin và áp suất qmax tác dụng ở điểm có 0 (hình 5-5).
Hình 5-5 Biểu đồ phân bố áp suất trên má phanh theo qui luật hình sin. Với: 0 = 22 0
Thay các giá trị trên vào (5.21) và (5.22)
Ở đây, cơ cấu ép bằng cam nên ta có: Mp1 = Mp2; A1 = A2 = A và B1 = B2 = B, tức là:
Từ điều kiện cân bằng cam ép (hình 6.5), ta có:
Hình 5-6 Sơ đồ tính toán cơ cấu ép.
Thay biểu thức trên vào (6.25), ta tìm được:
Lực do guốc tự siết sinh ra:
Lực do guốc tự tách sinh ra:
Lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh trước được xác định theo công thức:
P d 1 pS 1 [N] (5.28) Ở đây: p: áp suất trong bầu phanh: p = 0,65 (MN/m 2 ) = 0,65.10 6 (N/m 2 )
[mm 2 ]: Diện tích làm việc của màng bầu phanh trước
D1 = 160 (mm): Đường kính của màng bầu phanh trước
Thay các giá trị trên vào (5.28) ta có:
Thay Pd1 vào (5.26) và (5.27) ta có:
+ Lực ép tác dụng lên guốc tự siết:
P l k k d với: lk - Chiều dài đòn dẫn động cam trước; lk = 140 (mm) dk - Đường kính vòng tròn cơ sở của cam quay; dk = 35 (mm) - Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh
+ Lực ép tác dụng lên guốc tự tách:
Với cơ cấu ép bằng cam ta có mô men do 2 guốc sinh ra bằng nhau;
A1= A2 = A và B1=B2 = B, ta có mô men mà cơ cấu phanh sinh ra:
+ Mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu trước sinh ra là:
→Tổng momen phanh do tất cả các cơ cấu phanh cầu trước sinh ra :
∑MP1t = 2.MP1t = 2.16920,863841,72 [N.m] > 13452,7 [N.m] Lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra thoả mãn yêu cầu.
5.2.3 Xác định mô men phanh do cơ cấu phanh sau sinh ra.
- Theo (5.28 ) lực tác dụng lên đòn của cam ép cơ cấu phanh sau được xác định như sau:
- Theo (5.26) lực ép tác dụng lên guốc tự siết:
- Theo (5.27) lực ép tác dụng lên guốc guốc tự tách:
- Theo (5.29) ta có mô men phanh do một cơ cấu phanh ở cầu sau sinh ra:
→Tổng momen phanh do tất cả các cơ cấu phanh cầu sau sinh ra :
∑MP2s = 2.MP2s = 2.12272,5 = 24545 [N.m] > 12191,1 [N.m].Lực phanh do cơ cấu phanh sinh ra thoả mãn yêu cầu.
Xác định áp suất phanh
+ Xác định áp suất của cơ cấu phanh trước:
Từ công thức (5.29), ta có:
K1 = 0,018998 Vậy ta có áp suất phanh của cầu trước p1[N/m 2 ], là: p1 1
+ Xác định áp suất của cơ cấu phanh sau:
Tương tự ta thay các giá trị ứng với cơ cấu phanh sau vào công thức (6.30) thì ta nhận được áp suất của cơ cấu phanh sau là:
Ứng với các giá trị hệ số bám khác nhau, mô men phanh khác nhau ta có bảng sau:
Bảng 5-3 Giá tri áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp xe đầy tải: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Bảng 5-4 Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe đầy tải: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Bảng 5-5 Giá trị áp suất phanh cầu trước theo φ, Mp1 với trường hợp xe không tải φ 0,1 ``0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Bảng 5-6 Giá tri áp suất phanh cầu sau theo φ, Mp2 với trường hợp xe không tải: φ 0,1 0,2 0,3 0,4 0,5 0,6 0,7 0,8
Hình 5-7 Đồ thị biểu diễn quan hệ áp suất phanh dòng trước và sau. + Đường 1: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và hệ số bám đối với trường hợp xe không tải.
+ Đường 2: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và hệ số bám đối với trường hợp xe đầy tải.
+ Đường 3: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và trước đối với trường hợp xe không tải.
+ Đường 4: biểu diễn quan hệ lý tưởng giữa áp suất dòng sau và trước đối với trường hợp xe đầy tải.
+ Đường 5: biểu diễn quan hệ thực tế áp suất dẫn động phanh trên các trục.
Xây dựng quy luật thay đổi của các thông số khi phanh có ABS
5.4.1 Xác định quan hệ giữa mômen phanh, mô men bám ,gia tốc góc với hệ số trượt.
Hình 5-8 Các lực và momen tác dụng lên bánh xe khi phanh
Từ hình vẽ ta có phương trình cân bằng mômen tác dụng lên bánh xe đối với trục quay của nó khi phanh (bỏ qua mômen cản và để đơn giản coi Zbx=const)
Mp: Mô men phanh tạo ra bởi cơ cấu phanh.
M : Mô men bam của bánh xe với đường do lực phanh tạo ra
Jb : Mô men quán tính của bánh xe.
b :tốc độ góc của bánh xe.
Zbx :phản lực pháp tuyến của bánh xe với mặt đường
:hệ số bám của bánh xe và mặt đường.
Rbx: bán kính làm việc của bánh xe.
Ta đã tính được ở trên:
Mômen bám sinh ra ở một bánh xe của cầu trướclà:
Mômen bám sinh ra ở một bánh xe của cầu sau là:
Va: tốc độ chuyển động tịnh tiến của ôtô.
b :tốc độ góc của bánh xe. rbx:bán kinh của bánh xe.
m r g g r r m bx bx bx bx bx
m r g g r r m bx bx bx bx bx
Theo tài liệu [4] ta có quan hệ giữa hệ số bám φ và độ trượt λ theo đồ thị:
Hình 5-9 Sự thay đổi hệ số bám dọc φx và hệ số bám ngang φy theo độ trượt tương đối λ của bánh xe. Để lập được mối quan hệ giữa mô men bám của mỗi bánh xe ở cầu trước và cầu sau theo độ trượt λ, dựa vào đồ thị giả sử các giá trị của hệ số bám dọc φx theo độ trượt tương đối λ như trong bảng 5.1.
Bảng 5-7 Quan hệ giữa hệ số bám dọc φx và độ trượt λ. λ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% φx 0 0,65 0,72 0,713 0,68 0,64 0,61 0,59 0,58 0,57 0,56 Ứng với các giá trị của φx ta xác định được mô men bám Mφ trên các cầu như trong bảng 5.2, và đồ thị biểu diễn quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ khi phanh như hình 5-3.
Bảng 5-8 Quan hệ giữa mô men bám Mφ và độ trượt λ. λ 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% 100% φ 0 0,65 0,72 0,713 0,68 0,64 0,61 0,59 0,58 0,57 0,56
5.4.2.1.Giai đoạn tăng áp suất.
Bảng 5-9 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất: λ 0 0,1 0,15 0,2 0,25
Khi đạp phanh áp suất tăng lên đến giá trị p1thì ECU điều khiển giảm áp suất, do có độ chậm tác dụng của hệ thống nên áp suất vẫn còn tăng đến giá trị p2 mới thật sự giảm xuống Giai đoạn tăng áp suất được biễu diễn bằng đoạn O-1-2 trên đồ thị hình 5-
5.4.2.2.Giai đoạn giảm áp suất.
Bảng 5-10 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mp1 với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất: λ 0,25 0,30 0,25
Mp1 15725,27 15329,08 13198,30 Áp suất giảm từ giá trị p2 đến giá trị cực tiểu không đổi p4 Giai đoạn này được biểu diễn bằng đoạn 2-3-4 trên đồ thị hình 5-
5.4.2.3 Giai đoạn giữ áp suất.
Bảng 5-11 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất: λ 0,25 0,15
Mp1 13198,30 13198,30 Ở giai đoạn này áp suất được giữ không đổi, được biểu diễn bằng đoạn 4-5 trên đồ thị hình 5-10
5.4.2.4 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo.
Bảng 5-12 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo: λ 0,15 0,10 0,15
Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo được biểu diễn bằng đoạn 5-6-1 trên đồ thị hình 5-10
Từ các bảng số liệu ở trên, ta biểu diễn được sự thay đổi của các thông số khi phanh có ABS như sau:
Hình 5-10 Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu trước khi có ABS.
Tương tự như cầu trước ta có:
5.4.3.1 Giai đoạn tăng áp suất.
Bảng 5-13 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất. λ 0 0,1 0,15 0,2 0,25
5.4.3.2 Giai đoạn giảm áp suất.
Bảng 5-14 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giảm áp suất. λ 0.25 0.30 0.25
5.4.3.3 Giai đoạn giữ áp suất.
Bảng 5-15 Quan hệ giữa mô men phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn giữ áp suất. λ 0.25 0.15
5.4.3.4 Giai đoạn tăng áp suất tiếp theo.
Bảng 5-16 Quan hệ giữa mô men phanh của mỗi cơ cấu phanh trước Mpt với độ trượt λ ở giai đoạn tăng áp suất tiếp theo. λ 0.15 0.10 0.15
Hình 5-11 Chu kỳ thay đổi momen phanh ở cầu sau khi co ABS.
Tính toán kiểm tra cơ cấu phanh
5.5.1 Kiểm tra điều kiện tự siết.
Hiện tượng tự siết là hiện tượng má phanh tự siết vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà không cần tác dụng của lực dẫn động.
Từ (5.20) ta có công thức Mp1,2 = Ph/(AB) Đối với phanh guốc, hiện tượng tự siết vào trống phanh sẽ xảy ra khi mẫu số bằng không Để tránh hiện tượng này phải đảm bảo điều kiện:
Với: A = 0,696 ; B = 0,284 là các hệ số kết cấu của cơ cấu phanh.
Thay các số liệu trên vào (5.35) ta được:
So với giá trị của hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống = 0,32÷ 0,38 Như vậy hiện tượng tự siết không xảy ra.
5.5.2 Tính công ma sát riêng.
Công ma sát riêng (lms) bằng tỷ số giữa công ma sát sinh ra khi phanh ô tô máy kéo từ tốc độ cực đại đến dừng và tổng diện tích (F) của taut cả các má phanh.
Ta có công thức tính công ma sát riêng :
Ga - trọng lượng toàn bộ của xe
Va - Vận tốc của ôtô khi bắt đầu phanh
Với điều kiện thực tế, ta chọn Va= 50 (km/h) để tính toán
F - Tổng diện tích của các má phanh
Thay các giá trị ở trên vào (5.36):
V l ms G a a [J/m 2 ] lms = 300,499 [J/cm 2 ] Đối với buýt hiện nay trị số công ma sát riêng của cơ cấu phanh nằm trong khoảng 600800 J/cm 2 [3]
Kết cấu của má phanh thoả mãn về công ma sát riêng
Tính toán các chỉ tiêu phanh
Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau: quãng đường phanh, gia tốc chậm dần , thời gian phanh, lực phanh Tất cả mang tính lý thuyết còn trong thực tế phải kể đến thời gian phản ứng của người lái xe, thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh,… Vì vậy để xác định quãng đường phanh thực tế người ta xây dựng giản đồ phanh Hình 5-12.
Hình 5-12 Giản đồ phanh t1 : là thời gian phản xạ của người lái quyết định đạp phanh, thời gian này phụ thuộc vào trình độ người lái, t1 = (0,3 ÷ 0,8) [s], chọn t1 = 0,5 [s] t2 : là thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh, tức là từ úc người lái tác dụng vào bàn đạp cho đến khi má phanh ép sát vào trống phanh, đối với phanh khí nén t2 = 0,3[s] t3 : là thời gian tăng lực phanh hoặc tăng gia tốc chậm dần, t3 = (0,5÷1) [s], ta chọn t3 = 0,6 [s]. t4 : là thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại Trong thời gian gian này lực phanh hoặc gia tốc chậm dần không đổi. t5 : là thời gian nhả phanh, lực phanh giảm đến 0, đối với phanh khí nén t5 (1,5÷2), chọn t5 = 1,7 [s]
5.6.1 Gia tốc chậm dần khi phanh.
Gia tốc chậm dần khi phanh là một trong những chỉ tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô.
Trong đó : i là hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô, i
Thay các số liệu vào (5.37) ta được: jpmax = 0,6.9,81 = 5,866 [ m 2 ]
Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt Để xác định thời gian phanh ta có : j dv dt g dt g i dv i
Tích phân trong giới hàn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh :
Khi phanh ô tô đến lúc dừng hẳn thì v2 = 0, do đó t 4 i g v 1
Trong đó : v1 là vận tốc của ô tô ứng với thời điểm bắt đầu phanh.
Mặt khác ta có : dv = j.dt dv j t t dt t t v v
Lấy tích phân hai vế ta được : v1 – v0 = 2 2 0 3 max 2 3
Thay các số liệu vào (5.39) ta được : 6 , 5
Thay các số liệu vào (5.38) ta được : t 4 0 , 6 6 9 , 5 , 81 0 , 7 [s]
Như vậy quá trình phanh kể từ khi người lái nhận được tind hiệu cho đến khi ô tô dừng hẳn kéo dài trong thời gian t như sau : tp = t1 + t2 + t3 + t4 = 0,5 + 0,3 + 0,6 + 0,7 = 2,1 [s]
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ô tô Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ô tô, các nhà máy chế tạo thường cho biết quáng đường phanh của ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh đã định.
So với các chỉ tiêu khác thì quãng đường phanh là chỉ tiêu mà người lái xe có thể nhận thức được một cách trực quan và dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt trong khi phanh ô tô trên đường.
Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ v0 đến v1.
Ta có : ds v dt dt v ds ds v j p t 2 t dt
Tích phân hai vế ta được :
Thay số vào (5.40) ta được: 7 , 1
Quãng đường phanh ứng với vận tốc từ v1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối quá trình phanh (v2 = 0).
Quãng đường phanh thực tế là: Sp = S1 + S2
Kiểm tra phần cung cấp khí nén
Thể tích các bình chứa cần phải chọn với lượng dự trữ đủ lớn để giảm tải cho mép nén, đảm bảo cho nó chỉ làm việc có tải trọng khoảng 10% đến 30% thời gian chuyển động của ô tô, thời gian còn lại mép nén chỉ làm việc không tải để tăng tuổi thọ. Điều kiện trên được cụ thể hoá thành điều kiện sau: Tổng thể tích các bình chứa cần phải chọn như thế nào để đảm bao sau 8 lần đạp phanh liên tục, áp suất khí nén không giảm xuống thấp hơn một nữa áp suất đạt được trong lần đạp phanh thứ nhất, tức là: p9 0,5.p1 (5.41) Ở đây: p1 và p9 -các áp suất tuyệt đối trong hệ thống, tương ứng với lần phanh thứ nhất và thứ chín Áp dụng phương trình trạng thái pV= mRT= const cho hệ thống đẫn động khí nén, có thể viết: p1(Vbc + Vt) = p0Vbc p2(Vbc + Vt) t bc bc
0 (5.42) Ở đây: pn - áp suất trong hệ thống khi phanh lần thứ n p0 - áp suất tính toán
Vt - tổng thể tích cần phải nạp khí nén của toàn bộ đẫn động trong một lần phanh
Vt = Vbầu + Vvan + Vống thể tích trên có thể dễ dàng xác định được bằng tính toán hay thực nghiệm khi đã có sơ đồ bố trí dẫn động
Giải phương trình (5.42) theo điều kiện (5.41) với n=1 và n=9, ta xác định được thể tích các bình chứa: Vbcct 11,05Vt, khi tính toán có thể lấy tròn Vbc = 12Vt
Hành trình dịch chuyển của đầu tì, đối với phanh guốc x = 3 mm.
Hình 5-13 Sơ đồ biên dạng cam Giả sử khi chưa phanh chỗ tiếp xúc cam với đầu tì của guốc tại góc của cam là
30 0 thì để phần tử ma sát dịch chuyển được 2 mm, theo hình (5-13) góc xoay của cam từ 30 0 đến 45 0
Hành trình của dịch chuyểu của màng trong bầu phanh: Hành trình đó cũng chính là hành trình của đầu đòn, mà gốc xoay tại tâm cam. góc xoay: 45 0 – 30 0 = 15 0 l k
Hình 5-14 Sơ đồ tính hành trình màng bầu phanh.
Hành trình của màng bầu phanh trước là, (theo hình 5.14): x1= 2 l k 2 2 l k 2 cos 15 0 = 2 140 2 2 140 2 cos 15 0 37 ( mm )
Hành trình của màng bầu phanh sau là, (theo hình 5.14) : x2= 2 l k 2 2 l k 2 cos 15 0 = 2 122 2 2 122 2 cos 15 0 32 ( mm )
Thể tích khí nén cần cung cấp cho một bầu phanh trước cho một lượt phanh là:
Thể tích khí nén cần cung cấp cho một bầu phanh sau cho một lượt phanh là:
Thể tích của 4 bầu phanh là:
Ta có thể tích lượng khí nén trong đường ống từ bình khí nén đến tổng phanh và thể tích khí nén trong đường ống từ tổng phanh đến các bánh xe
Ro1: Bán kính đường ống từ bình chứa khí nén đến tổng phanh,R01 = 6 (mm) l1 : Chiều dài đường ống từ bình khí nén đến tổng phanh, l1 00 (mm)
R02:Bán kính đường ống khí nén từ tổng phanh đến các bánh xe, Ro = 6 (mm) l2 :Chiều dài đường ống từ tổng phanh đến các bánh xe,l2 000(mm)
Vậy: Vống = 3,14.0,006 2 8+ 3,14.0,006 2 19 = 3.10 -3 (m 3 ) cho thể tích của ống nối, van tổng cộng là : Vvan = 1.10 -3 (m 3 )
Ta có: Vt = Vbầu + Vống + Vvan = 2,774.10 -3 +3.10 -3 + 1.10 -3 = 6,774.10 -3 (m 3 ). Vậy: Vbcct = 12.6,774 = 81,288 10 -3 (m 3 ) = 81 (lít)
Thể tích khí nén trong bình chứa thực tế :V bc = 88 (lít)
Thể tích khí nén cần thiết khi phanh gặt là 81 (lít) < 88 (lít) ,vậy bình chứa đủ khí nén cung cấp cho qua trình phanh.
Các hư hỏng và biện pháp khắc phục hệ thống phanh khí nén trên ôtô bus
Khí nén không tiếp được hoặc tiếp chậm vào các bình chứa của hệ thống khí nén
Trường hợp này là do bị rò khí, cụ thể là các trường hợp sau:
- Hỏng ống mềm hoặc ống dẫn trường hợp này ta khắc phục bằng cách thay thế các ống bị hỏng
- Lỏng mối bắt chặt chổ nối các ống dẫn, ống mềm và các đầu nối ống, thay thế các chi tiết hỏng ở mối nối và bịt kín.
- Bình chứa khí nén bị hở Ta phải tiến hành thay bình chứa để đảm bảo an toàn.
Không tiếp được khí nén vào các bình chứa
Bộ điều chỉnh áp suất điều chỉnh sai Sử dụng vít điều chỉnh để điều chỉnh bộ điều chỉnh áp suất, nếu cần thiết thì thay thế bộ điều chỉnh áp suất.
Tắc ống dẫn ở đoạn từ bộ điều chỉnh áp suất đến khối các van bảo vệ Xem xét các ông dẫn, bằng cách tháo ống dẫn, và thổi khí nén áp suất cao, nếu ống có chổ bị công, gãy thì thay ống.
Các van của máy nén khí bị hở
Các van bị hở sẽ làm giảm áp suất trong hệ thống dẫn động phanh Nguyên nhân cơ bản của việc mất độ kín là sự mòn tự nhiên của các van Vì vậy, qua mỗi quảng đường chạy từ 40.000 - 50.000 (km) phải tháo nắp đậy máy nén ra để kiểm tra độ kín của các van, củng như độ làm sạch piston, lò xo và đế van Những van không đảm bảo độ kín thì phải rà lại đế, đế nào bị mài mòn nhiều thì phải thay mới.Những van mới phải rà cho tới khi tạo được vành tiếp xúc liên tục.
Bầu phanh không kín
Bầu phanh bị hở thường là do màng chắn bị rách Thời gian sử dụng của màng chắn là hai năm Sau thời gian này, dù màng chắn còn nguyên củng nên thay mới Cần phải kiểm tra độ kín khít của bầu phanh vào mỗi kỳ bảo dưỡng bằng nước xa phòng Việc kiểm tra được tiến hành như sau:
Nạp đầy không khí vào bầu phanh bằng cách đạp lên bàn đạp phanh Bôi nước xà phòng lên mép của bầu phanh, các chổ bắt bu long, cán của bầu phanh và các chổ nối của ống dẫn Nếu chổ nào bị hỡ thì sẽ xuất hiện bọt xà phòng Để khắc phục, phải siết chặt lại tất cả các bu long bắt nắp của màng chắn Nếu vẫn rò, thì thay màng chắn mới.
Phanh yếu
Guốc phanh bị dính dầu sẻ làm giảm hệ số ma sát của trống phanh và guốc phanh làm giảm hiệu quả phanh Ta khắc phục bằng cách:
Lấy guốc phanh ra ngâm vào ét xăng 25 - 35 phút, đánh sạch bề mặt làm việc của guốc bằng bàn chải thép, các bộ phận khác thì phải rửa bằng dầu lửa.
Ap suất trong bầu phanh không đủ Ap suất trong bầu phanh không được thấp hơn 4 - 5 (kG/ cm 2 ) Áp suất không đủ có thể do bị rò khí hoặc do không khí không vào được bình chứa khí nén Vì vậy trước khi cho xe chạy, người lái phải kiểm tra áp suất không khí trong hệ thống qua các đồng hồ áp suất.
Tuyệt đối không được tắt động cơ khi xe xuống dóc dài, bởi vì khi đó lượng không khí cần thiết để phanh có thể cần nhiều và các bình chứa không đủ cấp nếu động cơ không làm việc. Áp suất trong các bình chứa thường bị giảm đi một ít khi ép mạnh lên bàn đạp phanh, còn áp suất trong bầu phanh lúc đó phải bằng áp suất trong các bình chứa,nếu áp suất thấp hơn thì có nghĩa là hệ thống khí nén bị hỏng Thời gian giảm áp
Nắp máy nén khí bắt không chặt Nắp đậy máy nén khí trong quá trình làm việc có thể bị hỏng Do đó năng suất của máy nén khí có thể bị giảm và áp suất trong hệ thống củng bị giảm xuống theo Qua mỗi lần bảo dưỡng kỹ thuật ô tô đều phải kiểm tra độ kín khít nắp đậy, khi cần thiết thì siết lại các bu lông, lực siết phải bằng 11,7 - 16,6 (Nm) Phải siết chặt các bu lông tuần tự, từ từ, đều tay và siết làm hai đợt : đợt đầu siết sơ bộ, đợt sau siết chặt. Điều chỉnh toàn bộ cụm phanh không đúng, việc điều chỉnh toàn bộ cụm phanh được tiến hành sau khi tháo phanh, thay guốc và má phanh Khi tâm của trống phanh và tâm của má phanh không trùng nhau thì phải điều chỉnh Nếu điều chỉnh không đúng thì sẽ làm cho hiệu quả phanh giảm xuống Tuyệt đối không để ôtô làm việc với các phanh điều chỉnh không đúng
Trước khi điều chỉnh phanh, cần kiểm tra xem các ổ bi và moay ơ bánh xe có được xiết đúng không, trường hợp cần thiết thì phải điều chỉnh lại. Điều chỉnh cục bộ cụm phanh bị sai lạch Trường hợp khe hở giữa guốc và trống phanh nhỏ quá thì cần phải tiến hành điều chỉnh cục bộ, nếu không chúng sẻ bị mòn.
Phanh chỉ ăn ở một bánh xe Phanh chỉ ăn một bánh thường xảy ra trong trường hợp điều chỉnh phanh không đúng Để tránh hiện tượng này cần phải điều chỉnh lại.
Má phanh và trống phanh bị mòn Má phanh và trống phanh bị mòn sớm hơn quy định thường là việc bảo dưởng không chu đáo các phanh bánh xe.
Cần phải luôn nhớ rằng, chỉ với những phanh tốt mới đảm bảo an toàn vận hành Người lái xe phải biết điều chỉnh phanh kịp thời, làm sạch phanh khỏi bụi bẩn và kiểm tra độ bắt chặt của tất cả các chi tiết của phanh Không cho phép dùng những má phanh bị mòn quá nhiều, nếu khoảng cách từ bề mặt má phanh tới đầu đinh tán nhỏ hơn 0,5 mm thì phải thay má mới.
Chú ý không để dầu nhờn vào guốc phanh, bởi vì khi má phanh bị dính dầu thì khó có thể phục hồi được tính chất ma sát ban đầu cảu nó băng cách lau hay rửa.Khi bôi trơn các trục cam nha, trong bất kỳ trường hợp nào củng không được tra mỡ quá thừa thải, bởi vì mở thừa có thể rơi vào má phanh.
Phanh bị ăn đột ngột (Phanh giật)
Lò xo hồi vị bị gãy Lò xo hồi vị có độ cứng đúng sẽ đảm bảo êm dịu khi phanh Nếu lò xo này bị gãy thì các guốc phanh sẽ luôn luôn ở trạng thái dãn, mặc dù không ép vào trống phanh Khi phanh, khí nén được nạp vào bầu phanh, các guốc bị ép tức thời vào trống phanh, gây phanh đột ngột Để khắc phục hư hỏng này, phải thay lò xo bị gảy bằng lò xo mới cùng loại hay có độ cứng tương tự.
Má phanh bị gãy Má phanh bị gãy là do bắt nó với guốc phanh không tốt. Nếu tiếp tục sử dụng những má phanh mà khoảng cách từ bề mặt của nó tới đầu đinh tán nhỏ hơn 0,5 mm thì có thể làm gãy má phanh.Má phanh bị gãy sẽ gây ra hiện tượng kẹt phanh Phải thay mới những má phanh bị mòn.
Hành trình tự do của bàn đạp phanh không đúng quy định Trị số hành tự do của bàn đạp phanh phải nằm trong khoảng 10 - 15 (mm) Không đảm bảo đúng hành trình tự do sẽ làm cho phanh bị dật Để khắc phục phải điều chỉnh lại hành trình tự do của bàn đạp.
Khe hở của guốc phanh không đúng quy định Nếu khe hở của các guốc phanh lớn hơn mức quy định thì không để xe chạy Phải điều chỉnh lại khe hở co đúng quy định của nhà chế tạo.
