Thuyết minh bài tập lớn học phần kết cấu ô tôn c hệ thống phanh dẫn động khí nén

Trang 6 Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đònđiều khiển nhỏ.Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệthống phanh củ

BỘ CÔNG THƯƠNG CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM TRƯỜNG ĐHCN HÀ NỘI Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

THUYẾT MINH BÀI TẬP LỚN

HỌC PHẦN : KẾT CẤU Ô TÔ

M Ụ C L Ụ C

1.1 Công dụng, yêu cầu.4

Chương 2 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI

2.4 Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống phanh khí nén trên xe tải RENAULT V.I

39

Chương 3.QUY TRÌNH BẢO DƯỠNG SỬA CHỮA CHÍNH TRÊN HỆ THỐNG

3.1 Khí nén không tiếp được hoặc tiếp chậm vào các bình chứa khí nén 50

Nguyên nhân và phương pháp khắc phục: 50

Nguyên nhân và phương pháp khắc phục: 50

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kinh tế quốc dân cần chuyên chởkhối lượng lớn hàng hóa và hành khách Tính cơ động cao, tính việt dã và khả nănghoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ô tô trở thành một trongnhững phương tiện chủ yếu, phổ biến để chuyên chở hàng hóa và hành khách, được

sử dụng rộng rãi trên mọi lĩnh vực đời sống kinh tế - xã hội con người

Trong chương trình đào tạo kỹ sư nghành động lực thì BTL là không thểthiếu, là điều kiện tất yếu rất quan trọng mà mọi sinh viên cần phải hoàn thành, đểhiểu biết một cách chặt chẽ và nắm vững sâu về ô tô Và trong quá trình học tập,tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào khảo sát tính toán thiết kế một bộ phận, một hệthống trên xe hay tổng thể xe là việc quan trọng hơn hết Điều này củng cố kiếnthức đã được học, thể hiện sự am hiểu về kiến thức cơ bản và cũng là sự vận dụng

lý thuyết vào thực tế sao cho hợp lý; nghĩa là lúc này sinh viên đã được làm việccủa một cán bộ kỹ thuật

Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy

an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao được năng suất vận chuyển Nên hệ thốngphanh ô tô cần thiết bảo đảm bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao,tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được để tăng tính an toàn cho ô tô khivận hành

Mặc dù đã cố gắng, nhưng do kiến thức có hạn và thời gian khống chế, thiếukinh nghiệm thực tế nên trong khuôn khổ BTL này sẽ không tránh những thiếu sót

Em rất mong các thầy góp ý, chỉ bảo tận tâm để kiến thức của em được hoàn thiệnhơn Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo hướng dẫn, thầy giáo duyệt đề tài, cácthầy giáo bộ môn động lực đã hết sức tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốtnội dung đề tài của mình

Chương 1 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

1.1 Công dụng, yêu cầu.

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:

Nó đảm bảo cho ô tô, máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc

Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năngsuất vận chuyển của xe

1.1.2 Yêu cầu

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

Làm việc bền vững, tin cậy

Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợpnguy hiểm

Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàncho hành khách và hàng hoá

Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế.Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh

Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khiquay vòng

Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện

sử dụng

Có khả năng thoát nhiệt tốt

Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đònđiều khiển nhỏ.

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệthống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh la

Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cảmọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi làphanh chân

Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô máy kéo trong trường hợp phanh chính hỏng.Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tạichổ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằngtay đòn nên gọi là phanh tay

Ngoài ra còn có phanh chậm dần: Trên các ô tô máy kéo tải trọng lớn (như xetải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách- lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ởvùng đồi núi,thường xuyên phải chuyển động lên xuống các dốc dài còn phải cóloại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để

Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô máy kéo không tăng quá giới hạn chophép khi xuống dốc

Để giảm dần tốc độ của ô tô máy kéo trước khi dừng hẳn

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng củanhau Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập.Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thànhcác dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việcbình thường

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 bộtrọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệthuận 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 khínén hoặc bơm thuỷ lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe cói 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 tiêukhác 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 từnghiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố như Nguồn gốc và chủng loại ô tôđang lưu hành, điều kiện đường xá, trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trangthiết bị kiểm tra

Bảng 1-1 : 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.

Quãng đườngphanh

Sp [ m ] ( )

Gia tốc chậmdần ổn định

Jp [ m/s ] (  )

1 Ô tô du lịch và các loại ô tô

khác thiết kế trên cơ sở ô tô du

2 Ô tô vận tải trọng lượng toàn bộ

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 thửphanh để cho phép lưu hành trên đường Tuy vậy thử phanh ở tốc độ cao là rấtnguy 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 nghiêncứu hay thiết kế chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn

Bảng 1-2 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

( Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ )

trướckhiphanh

Vo

[Km/h]

Lực tácdụnglên bànđạp

Pbđ [ N ] ( )

Dạngthử

Quãngđườngphanh

Sp

[ m ] ( )

Gia tốc chậmdần ổn định

Jp [ m/g ] ( )

43,254,057,5

7,05,45,0

25,832,334,3

7,05,34,9

3 Ô tô buýt với trọng

OIII

32,140,142,7

6,04,54,1

4 Ô tô tải với trọng

lượng toàn bộ < 3,5

tấn

OIII

44,856,059,6

5,54,13,8

5 Ô tô tải với trọng

lượng toàn bộ từ 3,5

tấn  12 tấn

OIII

25,031,333,3

5,54,03,7

6 Ô tô tải với trọng

OIII

17,221,522,9

5,54,03,67

Đoàn ô tô với tải

trọng toàn bộ từ 3,5

tấn  12 tấn

OIII

26,533,135,2

5,54,03,78

Đoàn ô tô với trọng

lượng toàn bộ > 12

tấn

OIII

18,423,024,5

5,53,93,6

Bảng 1-3 : Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ

( tiêu chuẩn Liên Xô cũ )

STT

Chủng loại ôtô

Tốc độtrướckhi thử

Vo

[Km/h]

Lực tác dụnglên bàn đạp Pbđ

[ N ] ( )

Quãngđườngphanh

Sp

[ m ] ( )

Gia tốcchậmdần ổnđịnh

Jp

[ m/s2 ] ( )

Tayđòn

Bànđạp

và Microbuysvới số chỗngồi  8

chỗ ngồi vàtrọng lượngtoàn bộ  5tấn

trọng lượngtoàn bộ > 5tấn

trọng lượngtoàn bộ < 3,5tấn

trọng lượngtoàn bộ từ 3,5tấn  12 tấn

trọng lượng >

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 độngxuống dốc dài

Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống phanh khác thực hiện các

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 lựcphanh 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 giữđược ô tô- máy kéo chở đầy tải và động cơ tách ra khỏi hệ thống truyền lực, đứngyên trên dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ô tô - máy kéo, khi chuyểnđộng xuống các dốc dài 6 [ Km ], độ dốc 7 %, tốc độ không vượt quá 302 [ Km/h] ( 8,330,6 [ m/s ]), mà không cần sử dụng các hệ thống phanh khác Khi phanh

Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúngcường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tácdụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, đồng thờikhông có hiện tượng tự siết khi phanh

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô, máy kéo khi phanh, sự phân bốlực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chínhsau:

Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặtđường tác dụng lên chúng

Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau.Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất

Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì: Cácbánh xe trước trượt trước sẽ bị trượt ngang, mất tính điều khiển Các bánh xe sautrượt trước sẽ bị quay đầu, mất tính ổn định Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gâymòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô, máy kéo hiện đại, người ta sử dụng các

bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe ( Antilook BrakingSystem - ABS )

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớn nhấtcần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng củachúng Giá trị quy định của chúng được cho dưới bảng 2-4

Bảng 1- 4 : Giá trị tối đa cho phép của lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển

và hành trình tương ứng của chúng đối với hệ thống phanh ô tô( Tiêu chuẩn củaLiên Xô cũ )

500700

150180

Vận tải và khách

400600

160220

1.2Phân loại.

Hệ thống phanh gồm có các cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của cácbánh xe hoặc một trục nào đó của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫnđộng cơ cấu phanh

Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh ở bánh xe hoặc ở trục của hệ thống truyền lực,phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực

Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra:

Phanh đĩa: Theo số lượng đĩa quay còn chia ra :Một đĩa quay và nhiều đĩa quay Phanh trống-guốc: Theo đặc tính cân bằng thì được chia ra: Phanh cân bằng vàphanh không cân bằng

Phanh dãi

(a) (b) (c)

Hình 1.1 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính.

a- Phanh trống- Guốc: b- Phanh đĩa: c- Phanh dảiTheo loại dẫn động, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực (phanh dầu),phanh khí nén (phanh hơi), phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khácnhau)

Phanh truyền động bằng cơ khí thì được dùng làm phanh tay và phanh chân ởmột số ô tô trước đây Nhược điểm của loại phanh này là đối với phanh chân, lựctác động lên bánh xe không đồng đều và kém nhạy, điều khiển nặng nề, nên hiệnnay ít sử dụng Riêng đối với phanh tay thì chỉ sử dụng khi ô tô dừng hẳn và hổ trợcho phanh chân khi phanh gấp và thật cần thiết, nên hiện nay nó vẫn được sử dụngphổ biến trên ô tô

Phanh truyền động bằng thủy lực thì được dùng phổ biến trên ô tô du lịch và xe

ô tô tải trọng nhỏ

Phanh truyền động bằng khí nén thì được dùng trên ô tô tải trọng lớn và ô tôhành khách Ngoài ra nó còn dùng trên ô tô vận tải tải trọng trung bình có động cơdiesel cũng như trên các ô tô kéo đoàn xe

Phanh truyền động bằng điện thì được dùng trên các đoàn ô tô, ô tô kéo nhiềurơmoóc.

Phanh truyền động liên hợp thủy khí thì được dùng trên các ô tô và đoàn ô tô cótải trọng lớn và rất lớn

1.2.1 Cơ cấu và dẫn động phanh

Để đảm bảo được nhiệm vụ của một hệ thống phanh, bất kỳ một hệ thống phanhnào cũng có hai thành phần kết cấu chính sau

- Cơ cấu phanh: là bộ phận trực tiếp tạo lực cản

- Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh

1.2.1.1 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 thànhnhiệt 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 cấucủa nó gồm có hai phần chính: cơ cấu ép và phần tử ma sát Bên cạnh đó còn cóthêm các phần tử phụ như cơ cấu điều khiển khe hở giữa má phanh và trống phanhcủa 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 xehoặc 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 dụngnhiều loại đĩa ở các bánh xe trước

1.2.1.1.1 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 vịhầu 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 ralực ma sát để phanh bánh xe lại

+ Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh cầnphải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng (0,20,4)mm để cho phanh nhả đượchoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trìnhcủa cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khínén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh những hậu quả xấu đó, phải có cơcấu 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 1.2 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 đồnày khác nhau ở chổ

+ Dạng và số lượng cơ cấu ép

+ Số bậc tự do của các guốc phanh

+ Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và

do vậy khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc

- 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

I

IV III

II

IX VIII

VII

VI V

XVI

X

XIV XIII

Hình 1.3 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 phanhmột 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, quayquanh 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 sửdụng ba chỉ tiêu riêng, đặt trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là: Tính thuậnnghịch (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 củaôtô- máy kéo

Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốcphanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ tác dụng lêncụm ổ trục bánh xe

Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tích củalực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (hay còn gọi một cách quy ước làmômen của lực dẫn động)

Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh trên hình 2.3 là sơ đồ biểu diễn đã được đơngiản 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

Từ sơ đồ ta thấy rằng:+ Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiềuchuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vàotrống 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 guốcnày được gọi là guốc tự tách Hiện tượng tự siết, tự tách này là một đặc điểm đặt

Sơ đồ hình 2.3a có cơ cấu ép bằng cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịchchuyển 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:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 = Mp

Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1< P2 Đây là cơ cấu vừa thuận nghịchvừa cân bằng Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho cácôtô tải và khách cỡ trung bình và lớn

Sơ đồ trên hình 2.3b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động của hai guốcbằng nhau P1 = P2 = P Tuy vậy do hiện tượng tự siết nên áp lực N1 > N2 và Mp1 >

guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều Để khắc phục hiện tượng đó, ở một sốkết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xylanh

ép có đường kính làm việc khác nhau: Phía trước tự siết có đường kính nhỏ hơn

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng Nóthường sử dụng trên các ôtô tải cở nhỏ và vừa hoặc các bánh sau của ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ hình 2.3a:

Khq = Mp/(P1+ P2).rt = 100%, thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu

ép thủy lực hình 2.3b sẽ là 116% 122%, khi có cùng kích thước chính và hệ số

ma sát giữa má phanh và trống phanh: f = 0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh vớihai xylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố tríkhác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (hình.2.3c) Hiệu quảphanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 1,8 lần so với cách bố trí bìnhthường Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu phanhkhông có tính thuận nghịch

Cơ cấu phanh loại này kết hợp với kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, chophép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps trong khinhiều chi tiết của các phanh trước và sau có cùng kích thước Vì thế nó thườngđược

sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng

cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 2.3d Các guốcphanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định Cơ cấu épgồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc

phanh Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quaytheo chiều nào Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp.

Hình 1.4 Các cơ cấu phanh tự cường hoá.

Để nâng cao hiệu quả phanh cao hơn nữa, người ta còn dùng các cơ cấu phanh

tự cường hóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma

phanh cho má kia

Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số có thể đạtđến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen phanhkém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ítđược sử dụng Xu hướng hiện nay là: sử dụng cơ cấu phanh loại bình thường vớicác guốc có điểm quay cố định, cùng phía Trường hợp cần thiết thì dùng thêm các

bộ trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh

1.2.1.2 Loại đĩa

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vàvòng ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hayghép hai kim loại khác nhau

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau:

- Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phảiđiều chỉnh

- Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

- Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,050,15)mm nên rất nhạy, giảm đượcthời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

- Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị củachúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biếndạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

- Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước

- Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khiđộng cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng đểkết hợp làm phanh dừng

1.2.2 Dẫn động phanh

Các loại đẫn động phanh

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chất lỏng thủylực và khí nén Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệusuất thấp (=0,40,6) và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với

hệ thống phanh làm việc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là: thủylực và khí nén

Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hành trìnhbàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở mômen phanh cần sinh ra và cácthông số dẫn động phanh

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tô vận tải

có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh chính, bộ trợlực phanh, xylanh làm việc ở các bánh xe

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng cỡtrung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: máy nén khí, van điều chỉnh áp suất,bình chứa, van phân phối, bầu phanh

Các sơ đồ phân dòng chính:

Dẫn động hệ thống phanh làm việc, với mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có ít

là hai dòng dẫn động độc lập Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng cònlại vẫn được ô tô máy kéo với một hiệu quả xác định nào đó Hiện nay phổ biếnnhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng như trên hình 2.7 Để phân chiacác dòng có thể sử dung bộ phận điều khiển kép, như: van khí nén hai khoang, xilanh chính kép hay bộ chia

Mỗi sơ đồ đều có ưu, khuyết điểm riêng Vì vậy khi chọn sơ đồ phân dòng phảitính toán kỹ dựa vào ba yếu tố chính là:

Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

Mức độ phức tạp của dẫn động

Thường sử dung nhất là sơ đồ phân dòng theo các cầu (H 2.7a) Đây là sơ đồphân dòng đơn giản nhất nhưng hiệu quả sẽ giảm nhiều khi hỏng dòng phanh cầutrước

Khi dùng các sơ đồ b, c và d hiệu quả phanh giảm ít hơn, hiệu quả phanh đảmbảo không thấp hơn 50% khi hỏng một dòng nào đó Tuy vậy khi dùng sơ đồ b và

d, lực phanh sẽ không đối xứng, làm giảm tính ổn định khi phanh nếu một trong haidòng bị hỏng Điều này cần phải tính đến khi thiết kế hệ thống lái ( dùng cánh tayđòn âm)

Sơ đồ e là sơ đồ hoàn thiện nhất nhưng củng phức tạp nhất

Để đảm bảo những yêu cầu chung đặt ra đối với hệ thống phanh, dẫn độngphanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau:

- Đảm bảo sự tỷ lệ giữa mômen phanh sinh ra với lực tác dung lên bàn đạp vàhành trình của nó

- Thời gian chậm tác dung khi phanh không được vượt quá 0,6s, khi nhả phanhkhông được lớn hơn 1,2s

- Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quả phanh phảicòn tối thiểu là 50%

- Khi kéo moóc, nếu moóc tuột khỏi xe kéo thì phải được tự động phanh lại

Hình 1.6 Các sơ đồ phân dòng

1.2.2.1.1 Dẫn động thủy lực

a Ưu, nhược điểm:

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm quan trọng là:

- Độ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫnđộng chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

- Hiệu suất cao

- Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấuphanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực:

- Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn độngkhông làm việc được

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực

để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rung động

và mômen phanh không ổn định

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp

b Các loại và sơ đồ dẫn động:

Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:

- Dẫn động tác động trực tiếp: Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằnglực tác dụng người lái

- Dẫn động tác động gián tiếp: Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lựcngười lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp

- Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng: Lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áplực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén:

Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén để tạo lực phụ, thườngđược lắp song song với xylanh chính, tác dụng lên dẫn động hỗ trợ cho người lái.

Bộ trợ lực phanh loại khí nén có hiệu quả trợ lực cao, độ nhạy cao, tạo lực phanhlớn cho nên được dùng nhiều ở ô tô tải

- Cơ cấu tỷ lệ: Đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

- Van nạp: Cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh

- Van xả: Cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhảphanh

Nguyên lý làm việc: Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thờilên các cần của xylanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển mở đường nốikhoang A của xylanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vàokhoang A tác dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các pistontrong xylanh chính 6 dịch chuyển, đưa dầu đến các xylanh bánh xe Khi đi vàokhoang A, khí nén đồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại,làm van dịch chuyển lùi sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì vandừng lại ở vị trí cân bằng mới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đếnkhoang A duy trí một áp suất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng

và dịch chuyển của bàn đạp Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp

để đẩy van sang phải, mở đường cho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van 3đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tác dụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh

1.2.2.1.2 Dẫn động khí nén

Hệ thống phanh khí nén là hệ thống phanh trong đó sử dụng năng lượng củadòng khí nén để tạo ra momen phanh ở các cơ cấu phanh bánh xe Lực đạp phanhcủa người lái ở đây đóng vai trò lực điều khiển để đóng mở van phân phối khí nénchính của hệ thống Do đó, lực đạp phanh có thể không lớn nhưng vẫn tạo đượcmomen phanh lớn trên các bánh xe Vì vậy, hệ thống phanh loại này thường được

sử dụng trên các ô tô có khối lượng lớn

Các hệ thống phanh khí nén thông thường có áp suất khí nén nhỏ hơn

dụng hệ thống phanh khí nén áp suất cao, có áp suất khí nén cho phép lên tới

phanh, giảm thời gian chậm tác dụng phanh và giảm được kích thước chung củacác cụm chi tiết, tuy nhiên yêu cầu an toàn kỹ thuật phải nâng cao rất nhiều

Các thành phần chính của dẫn động phanh khí nén gồm có: máy nén khí để cungcấp nguồn khí nén, các bình chứa khí nén để dự trữ và ổn định áp suất công táctrong hệ thống, van phân phối chính, van an toàn và các van khác Ngoài ra, dothường sử dụng trên các ô tô vận tải nên trong dẫn động phanh khí nén còn có cáccụm van để điều khiển và dẫn động phanh ra rơ moóc

a Ưu nhược điểm:

Dẫn động khí nén có các ưu điểm quan trọng là:

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thểlàm việc dược, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như:phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

- Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động

Tuy vậy dẫn động khí nén cũng có các nhược điểm là:

- Độ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn.

- Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn củachất lỏng trong dẫn động thủy lực tới 1015 lần Nên kích thước và khối lượng củadẫn động lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

b Các sơ đồ dẫn động chính:

Dẫn động phanh khí nén có ba sơ đồ điển hình, tương ứng với ba trường hợp là:

- Xe ôtô đơn không kéo moóc dẫn động

- Xe kéo moóc dẫn động

- Xe kéo moóc dẫn động phanh rơ moóc hai đường

Dẫn động phanh trên ôtô đơn:

Hình 1.8 Sơ đồ dẫn động ôtô đơn không kéo moóc.

1- Máy nén khí; 2- Van an toàn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắng lọc tách ẩm;5- Van bảo vệ kép; 6,10- Các bình chứa khí nén; 7,9- Các bầu phanh xe kéo;8- Tổng van phân phối