b, Phân loại: - Phân loại theo công dụng: + Hệ thống phanh chính + Hệ thống phanh dừng - Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh + Phanh ở bánh xe + Phanh ở trục truyền động sau hộp số -
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH
Tổng quan về hệ thống phanh
1.1.1.Công dụng, phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh: a, Công dụng:
Hệ thống phanh dùng để làm giảm tốc độ của ô tô cho đến một tốc độ nào đó hoặc đến khi dừng hẳn, ngoài ra còn để giữ cho ô tô đứng được trên đường có độ dốc nhất định.
Hệ thống phanh đảm bảo cho xe ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, nâng cao năng suất vận chuyển. b, Phân loại:
- Phân loại theo công dụng:
- Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh
+ Phanh ở trục truyền động (sau hộp số)
- Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh
- Phân loại theo phương thức dẫn động
+ Dẫn động phanh bằng cơ khí
+ Dẫn động phanh bằng thuỷ lực
+ Dẫn động phanh bằng khí nén (hơi)
+ Dẫn động phanh liên hợp (thuỷ lực + khí nén)
+ Dẫn động phanh có trợ lực
- Phân loại theo mức tối ưu của hệ thống
+ Hệ thống phanh có hệ thống điều hoà
+ Hệ thống phanh có hệ thống ABS, BA, EDB c, Yêu cầu:
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ô tô đảm nhận các chức năng “an toàn chủ động” vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:
+ Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp
+ Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ô tô khi phanh
+ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái
+ Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm
+ Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ
+ Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết
+ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định
+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh
+ Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền tuổi thọ cao
+ Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dưỡng
1.1.2 Cấu tạo, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh sử dụng trên ô tô: a, Cơ cấu phanh:
Cơ cấu phanh chính có nhiệm vụ tạo ra mômen phanh cần thiết và nâng cao tính ổn định trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe ô tô.
Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bên trong được sử dụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh còn phải đảm bảo được yêu cầu sau, như mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài cà chế độ phanh thay đổi (như tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trường)
+) Cơ cấu phanh tang trống (Cơ cấu phanh guốc):
Cơ cấu phanh có các guốc phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, có lực dẫn động bằng nhau
Với cách bố trí như vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số của guốc phanh giống nhau thì mômen ma sát ở trên guốc phanh trước có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn ở phía sau phanh sau có xu hướng chống lại lực dẫn động khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tượng ngược lại.
Cơ cấu phanh này được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần phanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sát trước lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm ma sát, khi sửa chữa có thể thay thế cùng một lúc, người ta làm tấm ma sát trước dài hơn tấm sau Kết cấu của loại cơ cấu phanh trên (hình 1.1) khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cam lệch tâm còn định tâm guốc phanh bằng chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định.
Hình 1.1: Cơ cấu phanh có các guốc phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, có lực dẫn động bằng nhau 1-Cam lệch tâm; 2-Chốt có vòng đệm lệch tâm
Cơ cấu phanh có các guốc phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, và các guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau.
Cơ cấu phanh trên (hình 1.2) có mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh là bằng nhau. Trị số mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấu phanh này có cường độ ma sát ở các tấm ma sát như nhau và được gọi là cơ cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở hình 1.2 do profin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau.
Hình 1.2: Cơ cấu phanh có các guốc phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, và các guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau1-Cam quay; 2-Lò xo; 4-Trống phanh; 5-Chốt lệch; 6-Bầu phanh Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấu trục vít, bánh vít nhằm thay đổi vị trí của cam ép và chốt lệch tâm ở điểm đặt cố định.
Cơ cấu phanh có các guốc phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía, có lực dẫn động bằng nhau
Hình 1.3: Cơ cấu phanh có các guốc phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía, có lực dẫn động bằng nhau 1-Xi lanh phụ; 2-Lò xo; 3- Cam quay ; 4- Trống phanh; 5-Chốt lệch tâm; 6-Bầu phanh
Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cường độ hao mòn của các tấm ma sát giống nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh như nhau khi xe chuyển động lùi, mômen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanh khi tiến và lùi rất khác nhau Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là cam lệch tâm và chốt lệch tâm.
* Cơ cấu phanh loại bơi:
Hình 1.4: Cơ cấu phanh loại bơi1-Xi lanh phanh; 2-Lò xo
Cơ cấu này dùng hai xi lanh làm việc tác dụng lực dẫn động lên đầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát nên các guốc phanh bị cuốn theo chiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụng lên piston một lực và đẩy ống xi lanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, với phương án kết cấu này hiệu quả phanh khi tiến và lùi bằng nhau.
* Cơ cấu phanh tự cường hoá
Hình 1.5: Cơ cấu phanh tự cường hoá 1-Lò xo; 2-Xi lanh; 3-Lò xo; 4-ốc điều chỉnh
Theo kết cấu thì guốc phanh sau được tỳ vào chốt cố định và bản thân guốc phanh sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trước Lực dẫn động của guốc phanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trước thông qua chốt tỳ trung gian, từ điều kiện cân bằng theo phương ngang các lực tác dụng lên guốc phanh trước có thể xác định được lực tác dụng lên guốc trước.
Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốc phanh sau sẽ lớn hơn guốc phanh trước rất nhiều, khi xe lùi mômen phanh sẽ giảm đi nhiều Do guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trước nên tấm ma sát guốc phanh sau dài hơn tấm ma sát guốc phanh trước. Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu ren trong chốt tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này.
Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên các ô tô con, có hai loại phanh đĩa: a-Loại càng phanh cố định b-Loại càng phanh di động
Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa
KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH GETZ
2.1 Giới thiệu xe ôtô Getz:
2.1.1 Giới thiệu chung xe Getz
Getz sở hữu thiết kế khá năng động, trẻ trung, bắt kịp xu hướng so với những mẫu xe cùng phân khúc nhưng xe vẫn có những đường nét mềm mại thanh thoát, không nặng nề, thiếu những đường gân nổi trội tạo nên vẻ thời trang cho xe Không gian nội thất rộng rãi cùng khoảng để chân khá thoải mái cho cả hai vị trí ngồi trên xe đều trang bị tiện nghi cao cấp
2.1.2 Đặc tính kĩ thuật hệ thống phanh.
- Phanh bánh trước(loại đĩa).
- Đặc điểm kĩ thuật của phanh ABS.
Với động cơ I4 dung tích 1.3L, công suất đạt được ở mức 94 mã lực và mômen xoắn
132 Nm Tuy nhiên, phần công suất vượt trội này cũng không gây ảnh hưởng đáng kể đến hiệu suất hoạt động của xe, vẫn đảm bảo hiệu quả tiêu thụ nhiên liệu ở mức 6,5 lít/100km trong thành phố và 5,6 lít/100km trên xa lộ.
Getz gồm có phần phanh chân (phanh công tác) và phanh tay (phanh dừng) :
+ Phanh chân dùng để điều chỉnh tốc độ xe chạy trên đường.
+ Phanh tay dùng để dừng xe tại chỗ.
2.1.5 Các thông số cơ bản.
Bảng 1.1: Các thông số cơ bản của xe Kia Soluto 2019
Chiều dài cơ sở (mm) 2570
Khoảng sáng gầm xe (mm) 150 Động cơ 1,3l
Dung tích công tác (cc) 1,368
Công suất cực đại (Ps) 94/6000
Momen xoắn cực đại (Nm) 132/4000
Dung tích thùng nhiên liệu (L) 43
Hệ thống truyền động FWD
Hộp số Số sàn 5 cấp
Hệ thống treo trước McPherson
Hệ thống treo sau Thanh cân bằng (CTBA)
Chất liệu lazang Hợp kim nhôm
Lốp dự phòng Vành đúc cùng cỡ
Phanh trước Phanh đĩa Điều hòa nhiệt độ Tự động
2.2 Giới thiệu chung về hệ thống phanh chính Kia Soluto 2019.
Hệ thống phanh xe KIA SOLUTO 2019 thế hệ thứ 4 sử dụng phanh đĩa cho cả cầu trước và cầu sau kết hợp phanh tay sử dụng hệ thống phanh guốc tại cầu sau.
Hệ thống phanh chính xe Kia Soluto 2019 là hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực chân không, sử dụng cơ cấu phanh đĩa ở cầu trước và cầu sau
* Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh chính:
Hình 2.1 Sơ đồ nguyên lý của hệ thống phanh chính
Ngoài ra xe Getz còn được trang bị hệ thống ABS kết hợp với hệ thống phân phối lực phanh điện tử (EBD) , trợ lực phanh khẩn cấp (EBA) do đó đảm bảo hiệu quả phanh tối ưu trên mọi địa hình
Hệ thống phanh chính dùng để điều giảm tốc độ của ô tô hoặc giúp ô tô ngừng chuyển động hoàn toàn Để nâng cao hiệu quả và độ tin cậy, hệ thống phanh được bố trí dẫn động hai dòng với xilanh chính kép, một dòng ra hai bánh cầu trước và một dòng ra hai bánh cầu sau Với cách bố trí này nếu một trong hai dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn hoạt động được đảm bảo an toàn cho người và xe.
Cơ cấu phanh đĩa ở các bánh xe thuộc loại cơ cấu phanh có giá di động, kết cấu gọn nhẹ mà vẫn đem lại hiệu quả phanh tối đa.
Hình 2.2: Cơ cấu phanh đĩa 1- Đĩa phanh; 2- Giá đỡ; 3- Má phanh ngoài; 4- Pít tông;
5- Càng phanh; 6- Má phanh trong.
- Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo má phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.
- Khi người lái tác động lực vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào pít tông nằm trong xi lanh, ép dầu trong xi lanh đi đến các đường ống dẫn Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụng vào pít tông ở cụm má phanh Hai pít tông này thắng lực lò xo đẩy má phanh ép sát má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.
- Khi thôi phanh người lái thôi tác động lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu từ xi lanh phanh đĩa về xi lanh chính.
- Sự làm việc của dẫn động thủy lực dựa trên quy luật thủy tĩnh Áp suất trong sơ đồ dẫn động được truyền đến các xi lanh phanh bánh xe là như nhau, khi đó lực đẩy lên pít tông má phanh sẽ phụ thuộc vào pít tông xi lanh công tác Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là tăng lực tác dụng lên pít tông xi lanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên Do vậy dẫn động phanh thủy lực đảm bảo được sự làm việc đồng thời của cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên má phanh.
2.2.3 Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh đĩa. a Ưu điểm
- Kết cấu đơn giản nên dễ dàng trong kiểm tra, bảo dưỡng và sửa chữa. b Nhược điểm
- Dễ bám bụi bẩn gây mòn nhanh má phanh.
2.2.4 Ưu, nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động thủy lực.
So với các hệ thống phanh khác hệ thống phanh thủy lực có: a Ưu điểm
- Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các má phanh theo yêu cầu.
- Độ nhậy tốt, kết cấu đơn giản.
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh. b Nhược điểm
- Không thể làm tỷ số truyền lớn hơn được vì thế phanh dầu không có cường hóa chỉ dùng cho ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn.
- Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được.
- Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp.
2.3 Phân tích đặc điểm kết cấu hệ thống phanh xe Getz.
Phanh đĩa được dùng phổ biến trên ô tô con và du lịch có vận tốc cao và nó cũng được sử dụng trên xe Getz Ở xe này phanh đĩa cho cầu trước.
- Một xi lanh chính loại "tăng đem";
- Một bộ cường hoá chân không;
- Các xi lanh bánh xe;
- Các đường ống dẫn dầu.
Bộ cường hoá và xi lanh chính được ghép với nhau thành một khối Ty đẩy của bàn đạp phanh trước khi tác dụng vào pít tông trong xi lanh chính có liên hệ với van phân phối của bộ cường hoá nên khi phanh lực tác dụng lên pít tông xi lanh chính bao gồm cả lực của người lái và lực của bộ cường hoá.
2.3.1 Cơ cấu phanh bánh trước.
Cơ cấu phanh bánh trước ô tô Getz là cơ cấu phanh đĩa có giá di động có khả năng điều chỉnh khe hở bằng sự biến dạng của vành khăn làm kín Trong kiểu này, xi lanh công tác được lắp đặt di động trên một hoặc hai chốt dẫn hướng có bạc lót bằng cao su,nhờ vậy cơ cấu xi lanh còn có thể dịch chuyển sang hai bên Giá đỡ xi lanh chạy trên bulông, qua bạc, ống trượt Bạc và ống trượt được bôi trơn bằng một lớp mỡ mỏng và được bảo vệ bằng các chụp cao su che bụi Trên giá sử dụng hai bulông giá trượt đảm bảo khả năng dẫn hướng của giá đỡ xi lanh Pít tông lắp trong giá đỡ xi lanh và có một lỗ dẫn dầu, một lỗ xả không khí Vòng khóa có tác dụng hạn chế dịch chuyển của pít tông và giữ vông che chắn bụi cho xi lanh và pít tông Vòng làm kín vừa làm chức năng bao kín và biến dạng để tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh Giá đỡ má phanh ôm ngoài giá đỡ xi lanh và được giữ bằng ốc bắt giá Các tấm má phanh bắt trên giá nhờ rãnh, tấm định vị các vòng khóa, và lò xo khóa Chiều dày tấm má phanh 9- 12mm Má phanh có rãnh hướng tâm làm mát bề mặt ma sát khi phanh Trên má phanh có lá thép mỏng báo chiều dày má phanh Khi má phanh mòn, đầu lá thép chạm vào đĩa phanh làm xuất hiện tiếng kêu cho người sử dụng biết để thay thế kịp thời Đĩa phanh bắt với moay ơ nhờ bu lông bánh xe
Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa được thể hiện trên hình 2.3:
Hình 2.3: Sơ đồ cấu tạo cơ cấu phanh đĩa.
Giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định với dầm cầu Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pít tông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp trên giá đỡ.
Hình 2.4: Sơ đồ nguyên lý hoạt động cơ cấu phanh đĩa a Hoạt động:
Bình thường khi chưa phanh do giá đỡ có thể di trượt ngang trên chốt nên nó tự lựa để chọn một vị trí sao cho khe hở giữa các má phanh với đĩa phanh hai bên là như nhau.Khi đạp phanh( có thêm trợ lực chân không) dầu từ xi lanh chính theo ống dẫn vào xi lanh bánh xe Pít tông sẽ dịch chuyển để đẩy má phanh ép vào đĩa phanh Do tính chất của lực và phản lực kết hợp với kết cấu tự lựa của giá đỡ nên giá đỡ mang má phanh còn lại cũng tác dụng một lực lên đĩa phanh theo hướng ngược với lực của má phanh do pít tông tác dụng Kết quả là đĩa phanh được ép bởi cả hai má phanh và quá trình phanh bánh xe được thực hiện Khi nhả bàn đạp phanh, không còn áp lực lên pít tông nữa lúc đó vòng cao su hồi vị sẽ kéo pít tông về vị trí ban đầu, nhả má phanh ra, giữ khe hở tối thiểu quy định (tự điều chỉnh khe hở má phanh). b Điều chỉnh phanh:
Hình 2.5: Sơ đồ điều chỉnh phanh
Vì vòng bít (cao su) của pít tông tự động điều chỉnh khe hở của phanh, nên không cần điều chỉnh khe hở của phanh bằng tay Khi đạp bàn đạp phanh, áp suất thuỷ lực làm dịch chuyển pít tông và đẩy má phanh vào rôto phanh đĩa Trong lúc pít tông dịch chuyển, nó làm cho vòng bít của pít tông thay đổi hình dạng Khi nhả bàn đạp phanh, vòng bít của pít tông trở lại hình dạng ban đầu của nó, làm cho pít tông rời khỏi má phanh Do đó, dù má phanh đã mòn và pít tông đang di chuyển, khoảng di chuyển trở lại của pít tông luôn luôn như nhau, vì vậy khe hở giữa má phanh và rôto đĩa phanh được duy trì ở một khoảng cách không đổi.
So với phanh tang trống thì phanh đĩa có ưu điểm sau :
TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM CƠ CẤU PHANH XE GETZ
3.1 Sơ đồ tính toán, kiểm nghiệm và các thông số ban đầu.
3.1.1 Sơ đồ tính toán, kiểm nghiệm.
Sơ đồ khảo sát quá trình phanh xe được thể hiện trên hình 3.1:
Hình 3.1: Sơ đồ lực tác dụng lên xe.
Hình 3.2: Sơ đồ tính toán kiểm nghiệm cơ cấu phanh.
3.1.2 Các thông số ban đầu.
- Chiều dài cơ sở : L= 2570 mm
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu trước a= 1217 mm
- Khoảng cách từ trọng tâm xe đến cầu sau b= 1343 mm
- Chiều cao trọng tâm xe hg= 720 mm
- Trọng lượng toàn bộ xe G = 1500 kG
- Trọng lượng phân bố ra cầu trước G1= 948,45 kG
- Trọng lượng phân bố ra cầu sau G2= 551,55 kG
- Khoảng cách từ tâm bàn đạp đến khớp quay l1= 240 mm
- Khoảng cách từ tâm khớp quay tới đường tâm thanh đẩy pít tông xi lanh chính l2= 88 mm
- Đường kính xi lanh phanh chính D= 25,4 mm
- Đường kính xi lanh công tác trước d1= 35 x 2 mm
- Đường kính xi lanh công tác sau d2= 50 mm
- Đường kính trong của đĩa phanh trước Dt10 mm
- Đường kính ngoài của đĩa phanh trước Dn1= 300 mm
- Đường kính trung bình của đĩa phanh trước Dtb1= 241 mm
- Đường kính trong của đĩa phanh sau Dt2= 160 mm
- Đường kính ngoài của đĩa phanh sau Dn200 mm
- Đường kính trung bình của đĩa phanh sau Dtb2= 237 mm
- Góc ôm của má phanh trước là β1= 60 o = 1,04 rad
- Góc ôm của má phanh sau là β2` o = 1,04 rad
- Bán kính ngoài của tấm ma sát R= 145 mm
- Bán kính trong của tấm ma sát r = 85 mm
- Bán kính trung bình của tấm ma sát Rtb = 120,5 mm
3.2 Tính toán lực tác dụng lên tấm ma sát
Lực ép tác dụng lên tấm ma sát của phanh đĩa :
Trong đó : Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh trước. d1: Đường kính xi lanh phanh bánh xe. pi: Áp suất trong xi lanh phanh chính cũng là áp suất dầu trên đường ống dẫn với xi lanh phanh bánh xe [ N/ ]
Với Q : Lực của người lái tác dụng lên bàn đạp phanh Q = 300 [ N ]
D : Đường kính xi lanh phanh chính [ cm ] η : Hiệu suất truyền động thuỷ lực
: Lực của trợ lực phanh [ N ]
Trong đó: Q ' = S p (3.3) p: Độ chênh lệch áp suất giữa không khí với chân không
Với : Đường kính bên trong của bộ trợ lực chân không.
: Đường kính của van điều khiển,
Thay các giá trị vào công thức (3.2), (3.3), (3.4) ta xác định được :
Thay các giá trị vào công thức (3.1) ta xác định được:
Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh trước là : 35445 [N]
Tương tự đối với cơ cấu phanh sau :
Lực tác dụng lên tấm ma sát phanh sau là : 18075,02 [N]
3.3 Xác định mô men phanh thực tế và mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh. 3.3.1 Xác định mô men phanh thực tế do cơ cấu phanh sinh ra. a Đối với cơ cấu phanh bánh trước:
Trong đó : 0,42 , hệ số ma sát của tấm ma sát.
: Lực ép má phanh vào đĩa [ N ].
: Bán kính trung bình của đĩa phanh
Z : Số lượng bề mặt ma sát cho một cơ cấu phanh, ở đây Z = 2
Thay các giá trị vào công thức (3.5) ta được :
Vậy mô men ở cơ cấu phanh bánh trước là : 3587,74 [ Nm ]. b Đối với cơ cấu phanh bánh sau:
Vậy mô men ở cơ cấu phanh bánh sau là : 1799,2 [ Nm ].
Vậy mô men phanh thực tế ở toàn xe là :
3.3.2 Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh. Để đảm bảo phanh xe có hiệu quả nhất trong bất kỳ điều kiện nào, lực phanh yêu cầu trên các bánh xe được xác định như sau:
- Lực phanh cực đại tác dụng lên một bánh xe cầu trước và cầu sau theo tài liệu [ 2 ] ta có : và (3.6)
Trong đó: Trọng lượng phân bố trên cầu trước và cầu sau [ N ].
Hệ số phân bố tải trọng lên cầu trước và cầu sau khi phanh. ϕ :Hệ số bám giữa lốp và mặt đường , ϕ= 0,7 theo tài liệu [2]
Như vậy lực phanh yêu cầu trên hai bánh xe cầu trước và cầu sau là: và (3.7)
- Mô men phanh yêu cầu của cơ cấu phanh là: a Đối với cơ cấu phanh banh trước.
(3.8) b Đối với cơ cấu phanh bánh sau
939,5.9,81 = 9216,50 [ N ] (3.10) Ở đây là bán kính tự do của bánh xe có giá trị gần bằng bán kính thiết kế ta có :
Với r : Là bán kính thiết kế.
Với bánh trước : dùng lốp 175/70R14
H : Chiều cao profile lốp , H = 0,7.B = 0,7.175 = 122,5 mm d : Đường kính vành bánh xe, d = 14 inch = 14.25,4 = 355,6 mm. λ: Hệ số biến dạng của lốp, xem gần đúng biến dạng của lốp là như nhau. Chọn λ =0,93.
Hệ số phân bố tải trọng lên các cầu khi phanh, theo tài liệu
Trong đó : h g : Chiều cao trọng tâm ô tô h g = 720 mm a , b : Khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô đến các cầu
: Gia tốc chậm dần khi phanh , = 6,86 (m/s 2 ) g : Gia tốc trọng trường , g = 9,81 (m/s 2 ) ϕ ' : Hệ số đặc trưng cường độ phanh
Thay các giá trị vào công thức (3.12) v à (3.13) ta được :
Thay các giá trị đã tính toán được vào công thức (3.8) và (3.9) ta có :
Vậy mô men phanh yêu cầu của toàn xe là :
Mô men phanh thực tế: M = 3628,74 Nm > 2027,9 Nm
Mô men do cơ cấu phanh sinh ra lớn hơn mô men phanh yêu cầu của phanh Vậy mô men của phanh đạt yêu cầu đặt ra.
3.4 Tính toán xác định công ma sát riêng.
Công ma sát riêng được xác định trên cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ô tô ở vận tốc nào đó
Theo tài liệu [ 2 ] ta có :
Trong đó : G : Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải
Vận tốc của ô tô khi bắt đầu phanh [ m/s ].
( Lấy = 80 km/h = 22,2 m/s ). g : Gia tốc trọng trường , g = 9,81
: Tổng diện tích toàn bộ má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ô tô. Thay các giá trị vào công thức (3.14) ta có :
Theo tài liệu [2] - Trị số cho phép công ma sát riêng đối với cơ cấu phanh như sau : Ô tô du lịch [Lms ] = 4000 ¿ 15000
Do vậy công ma sát riêng tính trên thoả mãn điều kiện cho phép.
Thời hạn phục vụ của má phanh phụ thuộc vào công ma sát riêng, công ma sát càng lớn thì nhiệt độ phát ra càng lớn má phanh chóng bị hỏng.
3.5 Tính toán xác định áp lực trên bề mặt má phanh.
Giả thiết áp suất trên bề mặt má phanh phân bố đều Theo tài liệu [ 2 ] ta có :
: Mô men sinh ra ở một cơ cấu phanh [ Nm ]. μ : Hệ số ma sát.
: Diện tích má phanh [ rad ].
= = = = a Đối với cơ cấu phanh bánh trước:
[ ] b Đối với cơ cấu phanh bánh sau :
Giá trị cho phép áp suất trên bề mặt má phanh theo tài liệu [ 2 ] thì : q¿[q]=1,2 ¿ 2,0 [ MN / ].
Do đó áp suất trên bề mặt tính toán các má phanh thoả mãn.
3.6 Tính toán nhiệt trong quá trình phanh.
Trong quá trình phanh, động năng của ô tô chuyển thành nhiệt năng của đĩa phanh và các chi tiêt khác một phần thoát ra môi trường không khí Theo tài liệu [ 2 ] phương trình cân bằng năng lượng có dạng sau :
Trong đó : G : Trọng lượng của ô tô ; G = 1500 kg = 15000 N g : Gia tốc trọng trường , g = 9,81 ( ).
: Vận tốc ban đầu và vận tốc cuối quá trình phanh.
: Khối lượng của đĩa phanh và các chi tiết bị nung nóng.
C : Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng Đối với thép , gang thì C = 500 [J/kg.độ].
: Diện tích làm mát đĩa phanh [ ].
K : Hệ số truyền nhiệt của đĩa phanh ra ngoài không khí.
Số hạng thứ nhất ở vế phải phương trình là năng lượng nung nóng đĩa phanh Còn số hạng thứ hai là phần năng lượng truyền ra không khí Khi phanh ngặt với thời gian ngắn năng lượng truyền ra môi trường coi như không đáng kể, cho nên số hạng thứ hai có thể bỏ qua Trên cơ sở đó có thể xác định sự tăng nhiệt độ của đĩa phanh trong quá trình phanh như sau :
Thay các giá trị vào công thức (3.17) ta được :
Theo tài liệu [ 2 ] đối với xe con phanh ở 30 km/h thì độ tăng nhiệt độ cho phép không lớn hơn Do đó nhiệt độ tính ở trên là thoả mãn yêu cầu.