Nghiên ứu xây dựng quy trình thử nghiệm và thiết kế hế tạo thiết bị đánh giá hiệu quả phanh ô tô trên đường

Trong lý thuyết ô tô, để đánh giá hiệu quả phanh người ta dùng các chỉ tiêu sau: Quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh, lực phanh sinh ra ở các bánh xe.. Chính vì vậy việc

Bộ giáo dục và đào tạo

Tr ường đại học bách khoa hà nội

-

Phùng đức hải anh

Nghiên c ứu xây dựng quy trình thử nghiệm và thiết kế chế tạo thiết bị

đánh giá hiệu quả phanh ô tô trên đường

Bộ giáo dục và đào tạo

Tr ường đại học bách khoa hà nội

-

Phùng đức hải anh

Nghiên c ứu xây dựng quy trình thử nghiệm và thiết kế chế tạo thiết bị

đánh giá hiệu quả phanh ô tô trên đường

L ời cam đoan

Em xin cam đoan rằng, số liệu và những kết quả thực nghiệm được nghiên cứu trong luận văn là hoàn toàn thực tế, khách quan Những kết quả tương tự chưa từng được sử dụng để bảo vệ một học vị nào

Học viên

Phùng Đức Hải Anh

Em xin chân thành cảm ơn!

Học viên

Phùng Đức Hải Anh

Danh mục các hình vẽ

1 Hình 1.1: Lực và mômem tác dụng lên ôtô trong quá trình phanh 12

2 Hình 1.2: Mômen tác dụng lên bánh xe trong quá trình phanh 13

4 Hình 1.4: Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo

tốc độ bắt đầu phanh v1 và hệ số bám ϕ 20

5 Hình 2.1: Súng phun để đánh dấu vị trí bắt đầu phanh 31

6 Hình 2.2 Giảm tốc kế loại con lắc để đo gia tốc chậm dần khi

13 Hình 2.10: Vị trí lắp đặt vòi phun phía trước và sau 40

14 Hình 2.11: Sơ đồ đấu dây vòi phun 40

15 Hình 2.12: Sơ đồ đấu dây vòi phun qua rơle 41

16 Hình 2.13: Sơ đồ lắp đặt vòi phun 41

19 Hình 2.16: Sơ đồ đấu dây bơm nhiên liệu 44

20 Hình 2.17 Kiểm tra sự hoạt động của vòi phun trước và sau 46

21 Hình 3.1: Vạch dầu đánh dấu quãng đường phanh của xe ở tốc độ

10km/h

55

Bảng 1.3: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính)

cho phép ôtô lưu hành trên đường- Do Bộ giao thông vận tải Việt

Nam quy định năm 2001

24

4 Bảng 1.4: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính 25

5 Bảng 1.5: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ 27

6

Bảng 3.1: Quy trình thí nghiệm xác định quãng đường phanh và độ

7 Bảng 3.2: Kết quả thí nghiệm ở vận tốc thử 30km/h 55

8 Bảng 3.3: Kết quả thí nghiệm ở vận tốc thử 40km/h 56

9 Bảng 3.4: Kết quả thí nghiệm ở vận tốc thử 50km/h 56

MỤC LỤC

Trang

Lời cam đoan 1

Lời cảm ơn 2

Danh mục các hình vẽ 3

Danh mục các bảng biểu 4

MỤC LỤC 5

Mở đầu 7

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 9

1.1 Hệ thống phanh 9

1.2 Quá trình phanh 11

1.2.1 Động lực học ôtô khi phanh 12

1.2.2 Phương trình cân bằng lực phanh 14

1.3 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh 15

1.3.1 Thời gian phanh 15

1.3.2 Gia tốc phanh 17

1.3.3 Quãng đường phanh 18

1.3.4 Lực phanh và lực phanh riêng 20

1.4 Các tiêu chuẩn quy định về hiệu quả phanh 21

1.4.1 Tiêu chuẩn châu Âu ECE- R 13 khi phanh 21

1.4.2 Tiêu chuẩn Việt Nam 23

Chương II: THIẾT KẾ CHẾ TẠO HỆ THỐNG THIẾT BỊ THÍ NGHIỆM ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH TRÊN ĐƯỜNG 30

2.1 Đặt vấn đề: 30

2.2 Lựa chọn phương pháp xác định hiệu quả phanh 30

2.2.1 Các phương pháp đánh giá quãng đường phanh 30

2.3 Nghiên cứu và lắp đặt thiết bị 38

2.3.1 Lắp đặt vòi phun điện từ 38

2.3.2 Bộ Điều áp 42

2.3.3 Bơm nhiên liệu 43

Chương 3 XÂY DỰNG QUY TRÌNH THÍ NGHIỆM ĐO QUÃNG ĐƯỜNG PHANH 47

3.1 Mục Đích 47

3.2 Điều kiện thí nghiệm 47

3.3 Các phương tiện và thiết bị đo 47

3.4 Nội dung thí nghiệm 48

3.5 Tiến hành thí nghiệm 48

3.5.1 Chuẩn bị cho thí nghiệm 48

3.5.2 Qui trình đo 48

3.6 Kết quả thí nghiệm 55

KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO 58

sự ổn định của xe trên đường

Chính vì vậy việc nghiên cứu xây dựng quy trình thử nghiệm và thiết kế chế tạo thiết bị đánh giá hiệu quả phanh ô tô trên đường có ý nghĩa khoa học và thực tiễn đối với việc nghiên cứu phát triển hệ thống phanh cho các doanh nghiệp sản xuất, lắp ráp ô tô trong nước nhằm xác định hiệu quả phanh và đảm bảo an toàn chuyển động của xe ô tô trên đường

2 Mục đích nghiên cứu của luận văn, đối tượng, phạm vi nghiên cứu:

2.1.Mục đích:

Thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị thí nghiệm và xây dựng quy trình thí nghiệm đánh giá hiệu quả quá trình phanh ô tô tải sử dụng phanh khí nén

2.2 Đối tượng:

- Các Phương pháp xác định quãng đường phanh của ôtô trên đường

- Thiết kế chế tạo thiết bị đo quãng đường phanh của ôtô tải sử dụng phanh khi nén

- Xây dựng quy trình đo, thử nghiệm xác định hiệu quả phanh của xe ôtô tải

sử dụng phanh khí nén

2.3 Phạm vi

Các loại xe ôtô tải trang bị hệ thống phanh khí nén có trên thị trường

3 Tóm tắt cô đọng các nội dung chính:

Nội dung luận văn gồm 3 chương:

- Chương 1: Nghiên cứu hiệu quả quá trình phanh, các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh và các tiêu chuẩn quy định về hiệu quả phanh của hệ thống phanh khí nén trên ô tô tải

- Chương 2: Thiết kế chế tạo hệ thống thiết bị thí nghiệm xác định hiệu quả phanh của ô tô tải sử dụng hệ thống phanh khí nén

- Chương 3: Xây dựng quy trình thí nghiệm và thực hiện thí nghiệm xác định hiệu quả phanh ô tô tải sử dụng hệ thống phanh khí nén

4 Phương pháp nghiên cứu:

- Nghiên cứu tài liệu: Để có cơ sở lý thuyết về biện pháp xác định hiệu quả phanh ô tô trên đường

- Thực nghiệm : Để xác định hiệu quả phanh của ôtô tải sử dụng phanh khí nén

- Hội thảo: Xin ý kiến của các chuyên gia, nhà quản lý, các thầy cô, người sử dụng phương tiện và các bạn đồng nghiệp

Chương 1: TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU

Trong những năm gần đây, do nhu cầu xã hội ngày càng tăng cao, kéo theo mọi hoạt động trong đời sống xã hội đều phát triển theo xu hướng hiện đại hóa nên đòi hỏi phải có những phương tiện hiện đại phục vụ cho con người Do đó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay đổi khá lớn Ôtô dần dần đáp ứng được về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường,… trong đó vấn đề an toàn được đặt lên hàng đầu

Cùng với sự phát triển của ngành công nghiệp ôtô và kỹ thuật điện tử thì tất cả các hệ thống trên ôtô nói chung và hệ thống phanh nói riêng ngày được hoàn thiện hơn, chất lượng hơn và tối ưu hơn

Trên các xe ôtô tải hiện nay thường dùng hệ thống phanh khí dẫn động nhiều dòng nhằm tăng mức độ an toàn hiệu quả cho xe Các hệ thống phanh có trang bị bộ chống hãm cứng bánh xe khi phanh được sử dụng rộng rãi Nhưng đến nay ở trong nước các công trình nghiên cứu tính toán hiệu quả quá trình phanh khí nén thường chỉ dừng ở giai đoạn thử nghiệm trên băng thử, trong phòng thí nghiệm mà chưa có các nghiên cứu đầy đủ về quá trình phanh và tính

ổn định của xe ôtô sau khi phanh trên đường

Xuất phát từ thực tế trên, đế tài: “Nghiên cứu thiết kế chế tạo thiết bị và xây dựng quy trình thử nghiệm đánh giá hiệu quả phanh ôtô trên đường” sẽ góp phần đáng kể trong quá trình nghiên cứu phát triển hệ thống phanh cũng như đánh giá quá trình phanh xe ôtô cho các doanh ngiệp sản xuất, lắp rắp ôtô trong nước nhằm đảm bào an toàn chuyển động của xe ôtô

Hệ thống phanh trên ôtô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ôtô, với công dụng sau:

- Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khi xe đang chuyển động

- Giữ xe đứng yên trên đường dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có sự

có mặt của người lái xe

- Phanh chính thường được điều khiển bằng chân được sử dụng để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe trong khi chuyển động

- Phanh đỗ (còn gọi là phanh tay hay phanh dừng) thường được điều khiển bằng tay nhờ đòn kéo hoặc đòn xoay, sử dụng để giữ xe ở trạng thái đứng yên trên đường dốc (không tự trôi) trong thời gian dài

- Phanh dự phòng: Là hệ thống phanh dùng để dự phòng, phanh xe khi hệ thống phanh chính bị hư hỏng Trên các ôtô hiện nay thiết bị phanh đỗ (phanh tay) thường được thiết kế để đảm nhiệm luôn nhiệm vụ này

- Ngoài ra trên các ôtô có khối lượng lớn, hoạt động ở vùng đồi núi còn được trang

bị thêm hệ thống phanh bổ trợ còn gọi là hệ thống phanh chậm dần, nhằm làm giảm tốc độ ôtô khi xuống dốc dài liên tục

Hệ thống phanh chính cần đảm bảo các yêu cầu chính sau :

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô - máy kéo khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay đòn điều khiển phải nhỏ

- Giữ cho ôtô - 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

- Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ôtô bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh, là :

- Phanh làm việc : 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 ôtô trong trường hợp phanh chính bị hỏng

- Phanh dừng : Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ ôtô 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 ôtô 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 ôtô - máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc độ của ôtô - máy kéo trước khi dừng hẳn

1.2 Quá trình phanh

Quá trình giảm nhanh vận tốc hoặc dừng ôtô bằng cách tạo ra lực phanh tác dụng lên ôtô được gọi là quá trình phanh ôtô Thời điểm đầu quá trình phanh (thời điểm bắt đầu phanh) là thời điểm lái xe bắt đầu tác động vào cơ cấu phanh Thời điểm cuối quá trình phanh (thời điểm kết thúc phanh) là thời điểm lực phanh giảm xuống bằng không trong trường hợp phanh chậm dần hoặc thời điểm vận tốc của xe giảm xuống bằng không trong trường hợp phanh khẩn cấp Nếu vận tốc của xe giảm xuống bằng không trước thời điểm lực phanh giảm xuống bằng không thì thời điểm cuối quá trình phanh là thời điểm xe bắt đầu dừng hẳn

Căn cứ vào mục đích thực hiện quá trình phanh ôtô, có thể phân biệt 3 chế độ phanh như sau :

- Phanh khẩn cấp - là quá trình phanh với mục đích làm cho ôtô dừng hẳn trong thời gian ngắn nhất có thể Khi phanh khẩn cấp thì động năng của ôtô bị tiêu hao chủ yếu do lực phanh (Fp) (khoảng 90 % tổng lực cản chuyển động của ôtô) Trong quá trình vận hành ôtô, số lần phanh khẩn cấp chiếm khoảng 5 ÷ 10% tổng số các lần phanh

- Phanh chậm dần - quá trình phanh nhằm giảm từ từ vận tốc của ôtô hoặc dừng ôtô ở một vị trí đã định trước

- Phanh tại chỗ - quá trình phanh khi ôtô đang đứng tại chỗ nhằm mục đích không cho ôtô dịch chuyển ngoài ý muốn cửa người lái hoặc khi không có người lái trên xe

Hệ thống phanh không những chỉ đảm bảo tình an toàn trong quá trình vận hành xe mà còn nâng cao hiệu quả khai thác phương tiện thông qua việc nâng cao vận tốc trung bình của xe Do yêu cầu tính an toàn ngày càng cao và vận tốc của ôtô cũng có xu hướng tăng nên hệ thống phanh là một trong những

hệ thống chức năng được quan tâm và đầu tư nghiên cứu nhiều

Hình 1.1 Lực và mômen tác dụng lên ôtô trong quá trình phanh

Mômen phanh (Mp) là mômen do hệ thống phanh sinh ra nhằm cản

chuyển động quay của các bánh xe

Đa số hệ thống phanh thông dụng hiện nay tạo ra mômen phanh bằng cách ép các má phanh vào bộ phận nào đó trên các bánh xe, trong đó má phanh được lắp trên bộ được cố định với khung xe

Lực phanh (Fp) là tổng của các phản lực của mặt đường tác dụng lên

bánh xe được hình thành khi xuất hiện mômen phanh

Hình 1.2 Mômen tác dụng lên bánh xe trong quá trình phanh

Trong công thức (1.1), Mp.max là mômen phanh cực đại mà hệ thống phanh

có thể tạo ra Trị số của Mp.max phụ thuộc vào lực ép má phanh (P), diện tích bề mặt ma sát của má phanh, tính chất vật liệu chế tạo má phanh, v.v

Lực phanh lớn nhất có thể hình thành tại vùng tiếp xúc giữa các bánh xe và mặt đường không chỉ phụ thuộc vào mômen phanh mà còn phụ thuộc vào hệ số bám (ϕ) và trọng lượng bám (Gϕ) Trị số của lực phanh cực đại (Fp.max) được giới hạn bởi điều kiện bám như sau :

Fp.max ≤ Fϕ = ϕ Gϕ (1.3) trong đó : Fϕ - lực bám, ϕ - hệ số bám, Gϕ - trọng lượng bám

Nếu xe chạy trên đường bằng thì G = Gϕ và Fp.max = ϕ G

F'p.max được gọi là lực phanh tiềm năng - lực phanh cực đại mà hệ thống phanh

có thể tạo ra, Fmax là lực phanh cực đại có thể hình thành tại vựng tiếp xúc giữa các bánh xe và mặt đường Nếu F'p.max > Fp.max thì bánh xe sẽ bị trượt lê, tức

là bánh xe không quay nhưng ôtô vẫn chuyển động tịnh tiến Để tránh hiện tượng trượt lê, lực phanh thực tế được hình thành tại vùng tiếp xúc chỉ có thể nhỏ hơn hoặc bằng lực bám

Tuyệt đại đa số xe cơ giới được trang bị cơ cấu phanh trên tất cả các bánh

xe Chúng ta ký hiệu tổng mômen phanh và tổng lực lực phanh tác dụng lên các bánh xe phía trước và phía sau tương ứng là : Mp1, Mp2, Fp1 và Fp2.

Mp = Mp1 + Mp2

Fp = Fp1 + Fp2

Phương trình cân bằng lực tác dụng lên ôtô trong quá trình phanh trong

trường hợp tổng quát có thể biểu diễn như sau :

Ff1 + Ff2 ± Fg + Fw + Fm + Fms + Fp1 + Fp2 - Fj = 0 (1.4)

hoặc Fy + Fw + Fm + Fms + Fp - Fj = 0 (1.5) Trong trường hợp phanh khẩn cấp, để đảm bảo hiệu quả phanh cao, hệ thống phanh phải tạo ra được lực phanh lớn nhất có thể Trong trường hợp đó, các lực cản tự nhiên (Fy, Fw, Fms) thường rất nhỏ so với lực phanh (Fp) Để thuận tiện khi phân tích các yếu tố ảnh hưởng và các biện pháp nâng cao tính năng phanh, chúng ta xét trường hợp phanh khi ôtô chạy trên đường bằng (Fg =0), không kéo remorque (Fm = 0), lực phanh tự nhiên Fptn = 0 Với những giả định nếu trên, phương trình cân bằng lực phanh trong trường hợp phanh khẩn cấp có dạng :

Pp.max - Pj.max = 0 (1.6)

Thay giá trị của Fj.max và Fp.max từ các công thức trên:

Thời gian phanh (tp) là khoảng thời gian tính từ thời điểm lái xe bắt đầu

tác động vào cơ cấu điều khiển phanh đến thời điểm điểm lực phanh giảm xuống bằng không trong trường hợp phanh chậm dần hoặc thời điểm vận tốc của xe giảm xuống bằng không trong trường hợp phanh khẩn cấp Nói cách khác, thời gian phanh là khoảng thời gian diễn ra quá trình phanh Thời gian phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt Để xác định thời gian phanh có thể

sử dụng biểu thức viết ở dạng sau:

i

j dt

ϕ δ

=

Muốn xác định thời gian phanh nhỏ nhất cần tích phân dt trong giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v 1 tới thời điểm ứng với vận tốc v2 ở cuối quá trình phanh:

g

δ ϕ

ở đây v 1- vận tốc của ôtô ứng với thời điểm bắt đầu phanh

Từ biểu thức trên ta thấy rằng thời gian phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh của ôtô, phụ thuộc vào hệ số δi và hệ số bám ϕ giữa bánh xe với mặt đường Để cho thời gian phanh nhỏ cần phải giảm δi, vì vậy người lái xe nên cắt ly hợp khi phanh

- Thời gian phản ứng của lái xe (t0) - khoảng thời gian tính từ thời điểm lái xe phanh đến thời điểm chạm đến cơ cấu điều khiển Thời gian phản ứng(t0) phụ thuộc vào khả năng của lái xe và thường nằm trong khoảng 0,4 - 1,0 s [4]

- Thời gian phản ứng của hệ thống phanh(t1) -khoảng thời gian tính từ thời điểm cơ cấu điều khiển phanh bắt đầu được tác động đến thời điểm xuất hiện gia tốc phanh t1 phụ thuộc vào kiểu dẫn động phanh và tình trạng kỹ thuật của nó t1= 0,2- 0,4 s dẫn động phanh thuỷ lực t1= 0,6- 0,8 s dẫn động phanh khí nén [4]

- Thời gian phát triển lực phanh (t2) - khoảng thời gian tính từ thời điểm lực phanh bắt đầu có tác dụng hãm xe đến thời điểm lực phanh đạt đến một trị số xác định Trong nhiều tài liệu giáo khoa, để dễ hiểu, thời điểm cuối của giai đoạn phát triển lực phanh được quy ước là thời điểm lực phanh đạt trị số cực đại

- Thời gian phanh chính (t3) - Trong thời gian phanh chính, lực phanh được duy trì ở trị số cực đại

- Thời gian nhả phanh (t4) - lực phanh giảm xuống bằng không

- Thời gian phanh (tp) - khoảng thời gian tính từ thời điểm cơ cấu điều khiển phanh bắt đầu được tác động đến thời điểm lực phanh được loại bỏ Nếu vận tốc của xe giảm xuống bằng không trước thời điểm lực phanh được loại bỏ thì thời điểm cuối để tính thời gian phanh là thời điểm xe bắt đầu dừng hẳn

Hình 1.3 Giản đồ phanh

A0 - thời điểm lái xe quyết định phanh; A1 - thời điểm lái xe chạm đến cơ cấu điều khiển phanh; A2 - thời điểm bắt đầu xuất hiện gia tốc phanh; A3 - thời điểm gia tốc phanh đạt trị số cực đại; A4 - thời điểm gia tốc phanh bắt đầu

giảm; A5 - thời điểm cuối quá trình phanh

P j – lực quán tính sinh ra khi phanh ô tô

P p - lực phanh sinh ra ở các bánh xe;

P f – lực cản lăn

Pω - lực cản không khí

Pη - lực để thắng tiêu hao cho ma sát cơ khí

P i – lực cản lên dốc Khi phanh trên đường nằm ngang thì lực cản lên dốc Pi = 0

Thực nghiệm chứng tỏ rằng các lực P f , Pω, Pη cản lại sự chuyển động của ôtô

có giá trị rất bé so với lực phanh P p Lực phanh P p chiếm 98% của tổng các lực Pf ,

Pω, Pη trong phương trình (1) và khi ôtô phanh trên đường nằm ngang (P i = 0) ta

δ - hệ số tính đến ảnh hưởng các trọng khối quay của ô tô

Từ biểu thức có thể xác định gia tốc chậm dần cực đại khi phanh

đó δi sẽ giảm và jpmax sẽ tăng

Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng phanh của ôtô Cũng vì vậy mà trong tính năng kỹ thuật của ôtô, các nhà máy chế tạo thường cho biết quãng đường phanh của ôtô 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 ôtô trên đường

Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất, có thể sử dụng biểu thức bằng cách

nhân hai vế với dS (dS – vi phân của quãng đường) ta có:

Khi phanh đến lúc ôtô dừng hẳn v 2 = 0

2 1 min

2

iv S

g

δ ϕ

Từ biểu thức ta thấy rằng quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ô tô lúc bắt đầu phanh (theo hàm bậc hai) phụ thuộc vào hệ số bám ϕ và hệ số tính đến ảnh hưởng của các khối lượng quay δi Để giảm quãng đường phanh cần giảm hệ số δi cho nên nếu người lái cắt ly hợp trước khi phanh thì quãng đường phanh sẽ ngắn hơn

Từ các công thức trên ta thấy rằng gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng

đường phanh về mặt ký thuyết là không phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ G của ô

tô Nhưng trong thực tế, quãng đường phanh của các ôtô với trọng lượng toàn bộ khác nhau, khi phanh ở cùng một vận tốc bắt đầu như nhau trên cùng một loại đường sẽ có giá trị khác nhau Điều này đó được thực nghiệm chứng minh

Để hình dung ra sự thay đổi của quãng đường phanh nhỏ nhất theo vận tốc bắt

đầu phanh v 1 và theo giỏ trị hệ số bám ϕ chúng ta có thể quan sát đồ thị ở hình 1.4

Hình 1.4 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh nhỏ nhất theo tốc độ bắt đầu

phanh v1 và hệ số bám ϕ

Từ đồ thị thấy rằng ở vận tốc phanh ban đầu càng cao thì quãng đường phanh

S càng lớn và quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của tốc độ v 1; hệ bám

ϕ càng cao thì quãng đường phanh S càng giảm

Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá chất lượng phanh Chỉ tiêu này được dùng thuận lợi nhất là khi thử phanh ôtô trên bệ thử Lực phanh sinh ra ở các bánh xe của ôtô xác định theo biểu thức:

b

M P r

ở đây:

P p - lực phanh ôtô

M p - mômen phanh của các cơ cấu phanh

R b – bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Lực phanh riêng P là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G

của ôtô, nghĩa là:

P G

= (1.17) Lực phanh riêng cực đại sẽ ứng với khi lực phanh cực đại:

P max = P pmax G

Từ biểu thức ta thấy rằng lực phanh riêng cực đại bằng hệ số bám ϕ Như vậy

về lý thuyết mà núi, trên mặt đường nhựa khô nằm ngang, lực phanh riêng cực đại

có thể đạt được giá trị 75 ÷ 80% Trong thực tế giá trị đạt được thấp hơn nhiều, chỉ trong khoảng 45 ÷ 65%

1.4.1 Tiêu chuẩn châu Âu ECE- R 13 khi phanh

Bảng 1.1 : Tiêu chuẩn ECE- R13 khi phanh cắt động cơ

ECE- R13

Ô tô chở người Ô tô chở hàng

Ô tô con Ô tô buýt Ô tô tải M1 M2 M3 N1 N2 N3 Kiểu thử: cắt động cơ O, I O, I O, I, II O, I O, I O, I, II

bình ≥ m/s2 Lực bàn đạp max ≤ N 500 700 700

v

0,15v+

2

2130

v

0,15v+

2

2115

v

Quãng đường phanh ≤ m

tối thiểu 93,3 64,4 64,4 95,7 54,0 38,3 Gia tốc chậm dần tối

thiểu trung bình ≥ m/s2 2,9 2,5 2,2

Lực tay kéo max (N) 400 600 600

Chỉ tiêu hiệu quả phanh được đánh giá theo các kiểu sau đây:

- Kiểu O: Kiểm tra thông thường

- Kiểu I: Kiểm tra phanh nhiều lần

- Kiểu II: kiểm tra phanh rà xuống dốc

Bảng 1.2 : Tiêu chuẩn ECE- R13 khi phanh nối động cơ

ECE- R13

Ô tô chở người Ô tô chở hàng

Ô tô con Ô tô buýt Ô tô tải M1 M2 M3 N1 N2 N3

O, I O, I O, I, II O, I O, I O, I, II

đúng quãng đường phanh 0,1v+

Tiêu chuẩn 22-TCVN 224-2001 ban hành kèm theo Quyết định số

4134/2001/QĐ -GTVT ngày 05 tháng 12 năm 2001 của bộ giao thông vận tải dùng làm tiêu chuẩn kiểm tra cho phép ô tô lưu hành trên đường, nội dung phần tiêu

chuẩn đánh giá hiệu quả phanh như sau: [1]

- Hiệu quả phanh chính khi thử trên đường:

Điều kiện thử: trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông ximăng bằng

phẳng và khô, hệ số bám (không nhỏ hơn 0,6)

Hiệu quả phanh được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu quóng đường

phanh Sp (m) hoặc gia tốc chậm dần với chế độ thửphương tiện không tải ở tốc độ 30km/h và được qui định như sau: (bảng 1.3 )

Bảng 1.3 Tiêu chuẩn hiệu quả phanh (hệ thống phanh chính) cho phép ôtô lưu hành trên đường Do Bộ GTVT Việt Nam quy định ngày 05 tháng 12 năm

2001

Khi phanh, quỹ đạo chuyển động của ô tô không lệch quỏ 80 so với phương chuyển động ban đầu và không lệch khỏi hành lang 3,5 m

Hiệu quả phanh chính khi thử trên băng thử:

+ Chế độ thử: phương tiện không tải

- Tổng lực phanh không nhỏ hơn 50% trọng lượng phương tiện không tải Go đối với tất cả các loại xe

- Sai lệch trên một trục: (giữa bánh bên phải và bánh bên trái)

Hiệu quả phanh dừng xe (điều khiển bằng tay hoặc chân)

+ Chế độ thử : phương tiện không tải

- Dừng được ở độ dốc 20 % đối với tất cả các loại xe khi thử trên dốc hoặc tổng lực phanh không nhỏ hơn 16% trọng lượng toàn bộ xe không tải khi thử trên băng thử Tiêu chuẩn này chủ yếu sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm mục đích cho phép ô tô lưu hành trên đường nhằm đảm bảo an toàn khi chuyển động Đối với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế hay chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn, ở Việt Nam đang thử nghiệm áp dụng tiêu chuẩn về hệ thống phanh

TCVN 5658-1999

Bảng 1.3 : Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (phanh chính) cho phép ôtô lưu hành trên

đường- Do Bộ giao thông vận tải Việt Nam quy định năm 2001

Stt Chủng loại ôtô

Quãng đường phanh

Sp [ m ] (≤ )

Gia tốc chậm dần

ổn định

Jp [ m/s ] ( ≥ )

1 Ôtô du lịch và các loại ôtô khác

thiết kế trên cơ sở ôtô du lịch 7,2 5,8

2

Ôtô vận tải trọng lượng toàn bộ ≤

8 tấn và ôtô khách có chiều dài

toàn bộ ≤ 7,5 m

3

Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng

lượng toàn bộ > 8 tấn, ôtô khách

có chiều dài toàn bộ > 7,5 m 11 4,2

Tiêu chuẩn trình bày ở bảng 1.3 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 ôtô 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 dụng Ở nước

ta vẫn đang áp dụng tốc độ thử phanh là 30 Km/h

Số liệu cho ở bảng 1.4 chỉ sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm cho phép ôtô 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 1.4 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

P bđ [ N ] ( ≤ )

Dạng thử

Quãng đường phanh

S p [ m ] ( ≤ )

Gia tốc chậm dần

ổn định

J p [ m/g ] ( ≥ )

7,0 5,4 5,0

2 Ôtô buýt > 8 chỗ ngồi

7,0 5,3 4,9

3 Ôtô buýt với trọng

6,0 4,5 4,1

4 Ôtô tải với trọng

5,5 4,1 3,8

5 Ôtô tải với trọng

5,5 4,0 3,7

6 Ôtô tải với trọng

5,5 4,0 3,6

5,5 4,0 3,7

5,5 3,9 3,6

Bảng 1.5 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh

Stt Chủng loại Ôtô Tốc độ

trước khi thử

Vo [Km/h]

Lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ [ N ] (≤ )

Quãng đường phanh

Sp [ m ] (≤ )

Gia tốc chậm dần

ổn định

Jp [ m/s2 ]

(≥ ) Tay đòn Bàn đạp

7 Đoàn ôtô với tải

Thử " I ": Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh

đó làm việc nóng lên Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn:

- Thử sơ bộ:Để các cơ cấu phanh nóng ,thử chính để xác định hiệu quả phanh

Thử "II": Để xác định hiệu quả phanh chính, khi ôtô 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/s2 ] đối với ôtô khách và 2,8 [ m/s2 ] 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 ôtô- 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%

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ô tô - máy kéo, khi chuyển động xuống các dốc dài 6 [ Km ], độ dốc 7 %, tốc độ không vượt quá 30±2 [ Km/h ]