thiết kế hệ thống phanh dầu xe tải

Trong đó đồ án thiết kế và tính toán ôtô giúp cho sinh viên có t duy nghiên cứu về chuyên nghành ôtô, đồng thời áp dụng những kiến thức đã đợc học đi sâu tìm hiểu về kết cấu và nguyên lí

Lời cảm ơn !

Đồ án môn học là một quá trình tổng hợp lại kiến thức đã học một cách hệthống Trong đó đồ án thiết kế và tính toán ôtô giúp cho sinh viên có t duy nghiên cứu

về chuyên nghành ôtô, đồng thời áp dụng những kiến thức đã đợc học đi sâu tìm hiểu

về kết cấu và nguyên lí làm việc của một hệ thống cụ thể, tiếp thu thêm những kiếnthức thực tế trong quá trình tham khảo xe tơng tự

Trong quá trình làm đồ án, đợc sự hớng dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của cô giáo LêThị Vàng và các thầy trong bộ môn, nên em đã hoàn thành đồ án môn học thiết kếtính toán ôtô Vì vậy em xin chân thành cảm ơn các thầy cô trong bộ môn

Tuy nhiên do còn hạn chế trong nhận thức nên không thể tránh khỏi sai sóttrong quá trình tiếp thu kiến thức Vì vậy đồ án của em còn nhiều thiếu sót, không đápứng đợc yêu cầu thực tế trong quá trình tính toán Vì vậy em rất mong đợc sự chỉ bảocủa thầy cô để giúp em hệ thống lại kiến thức, trang bị thêm những kinh nghiệm trongquá trình tính toán thiết kế, nhằm chuẩn bị tốt cho đồ án tốt nghiệp

Một lần nữa em xin chân thành cảm ơn !

Sinh viên

Lu Hùng Cờng

Nội dung Đồ án môn học Thiết kế tính toán hệ thống phanh

Phần I : tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh và số liệu tham khảo.

III Những thông số đã biết và thông số của xe tham khảo.

Phần II : trình tự tính toán thiết kế hệ thống phanh.

1 Cơ cấu phanh trớc

2 Cơ cấu phanh sau

A Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh

1 Cơ cấu phanh trớc

2 Cơ cấu phanh sau

B Xác định kích thớc của má phanh

III Thiết kế tính toán dẫn động phanh.

1 Xác định đờng kính xy lanh làm việc ở bánh xe

2 Lực Q tác dụng lên bàn đạp

3 Hành trình bàn đạp

4 Hành trình của piston xy lanh phanh chính

1 Tính bền guốc phanh.

2 Tính bền đờng ống dẫn động phanh.

3 Tính chốt phanh.

Phần III : kết luận.

Phần I : tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh và số liệu tham khảo.

1 Công dụng

- Dùng để giảm tốc độ của ô tô đến khi ngừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đấy

- Giữ cho ôtô (máy kéo ) dừng ở trên dốc

KL: Với ôtô đây là một trong những cụm và HT quan trọng nhất vì nó đảm bảocho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển

2 Phân loại

- Phân loại theo cách bố trí cơ cấu phanh :

 Bố trí ở bánh xe (Phanh bánh xe)

 Bố trí ở truyền lực (Phanh truyền lực)

- Phân loại theo bộ phận tiến hành phanh :

 Dẫn động cơ khí

 Dẫn động bằng khí

 Dẫn động bằng điện

3 Yêu cầu

HTP cần đảm bảo các yêu cầu sau :

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe, đảm bảo quãng đờng phanh ngắnnhất khi phanh đột ngột

- Phanh êm dịu trong mọi trờng hợp để đảm bẩo sự ổn định của ôtô khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng, lực bàn đạp điều khiển không lớn

- Đảm bảo việc phân bố mô men phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ thế nào

để sử dụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với bất kỳ cờng độ nào

- Không có hiện tợng siết phanh

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt hơn

- Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong đIều kiện sửdụng

- Giữ đợc tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh tên bánh xe

- Có khả năng phanh xe khi đứng trong thời gian dài

II Kiểu phanh thiết kế tính toán.

Thiết kế và tính toán kiểu phanh có cơ cấu phanh guốc và đợc dẫn động bằngchất lỏng (dầu)

Trong đó để tăng cờng hiệu quả phanh ở phanh trớc do mô men phanh sinh ralớn, nên phanh trớc đợc thiết kế theo kiểu cơ cấu phanh có hai xy lanh làm việc riêng

rẽ ở hai guốc phanh Bố trí nh vậy sẽ tăng hiệu quả khi ôtô chạy tiến, nhng khi chạylùi hiệu quả phanh sẽ rất thấp, dù vậy trong trờng hợp này ta vẫn chọn để thiết kế vì tadùng cho xe tải có tải trọng nhỏ (1 tấn)

Cơ cấu phanh sau do không có yêu cầu gì đặc biệt nên ta thiết kế theo kiểu ờng dùng, đó là cơ cấu phanh có hai guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm và đặt đốixứng với hai xy lanh làm việc (có cùng đờng kính) Để đảm bảo độ mòn đồng đều ởhai má phanh thì má phanh của guốc phanh tự siết đợc làm dài hơn

th-Các kiểu cơ cấu phanh ta chọn thiết kế nh trên có kết cấu đơn giản và điềuchỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cam quay và chốt lệch tâm

 Với dẫn động một dòng nếu bị dò rỉ thì cả phanh trớc và phanh sau đềukhông làm việc.

III Những thông số đã biết và thông số của xe tham khảo.

• Tải trọng của xe Go= 1000 (KG)

• Trọng lợng xe khi không tải Ge=1500 (KG)

• Trọng lợng phân ra cầu trớc khi toàn tải G1= 1100 (KG)

• Trọng lợng phân ra cầu sau khi toàn tải G2= 1400 (KG)

• KÝ hiÖu lèp : 8,4 – 1,5.

• ChiÒu dµi c¬ së cña xe L= 2,34 (m)

• ChiÒu cao träng träng t©m cña xe khi ®Çy t¶i hg= 0,75 (m)

PhÇn II : tr×nh tù tÝnh to¸n thiÕt kÕ hÖ thèng phanh.

G1

mpt

+ Jmax=5,5 (m/s2) : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh.

Ta đợc m1= 1+(5,5.0,75)/(9,81.1,03) = 1,408

• ϕ = 0,62: Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng

• G1=1100 (KG) : Trọng lợng phân bố ra cầu trớc khi xe đầy tải.s

pt

M

2 Cơ cấu phanh sau

Mô men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở bánh xe cầu sau đợc tính bằngcông thức sau:

r2G2

mps

• G2=1400 (KG) : Trọng lợng phân bố ra cầu sau khi xe đầy tải.

• rbx= 0,96.r =387,70 : Bán kính lăn của bánh xe

2

8.0,62.0,380,679.1400

ps

M

A Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh

1 Cơ cấu phanh trớc

a) Góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh

 Góc δ đợc tính từ công thức sau:

21

o

β β

β

β β

δ

2sin2

o

β β

β

β β

 Bán kính ρ xác định bằng công thức sau:

o

Sin21

Cos(

o1

21

t (Cos Cos

2.

ββ

ββ

ββ

β β

ρ

)

22

2

)

+

−+

b) Họa đồ lực phanh.

Với cơ cấu phanh kiểu này ta có R1=R2,

3,

0 21

.163,021

+

=+

, 1990 328

232

328

232

) ( 5 , 673 3 , 1990 328

110

U

KG R

 Má phanh có hiệu quả cao:

Chọn các thông số nh má phanh của cơ cấu phanh trớc ta tính đợc các thông số

o

β β

β

β β

δ

2sin2

Từ đó ta có : 0,1054

2sin2

o

β β

β

β β

 Bán kính ρ xác định bằng công thức sau:

o

Sin21

Cos(

o1

21

t (Cos Cos

2.

ββ

ββ

ββ

β β

ρ

)

22

2

)

+

−+

03,

0 21

.163,021

03,

0 21

.153,021

(2241

:)(100);

(1382

);

(312

3 Kiểm tra hiện tợng tự xiết

Qua hoạ đồ lực phanh và qua các thông số tính toán ta thấy hiện tợng tự xiếtkhông xảy ra trong các trờng hợp tính toán và thiết kế ở trên vì khoảng cách từ tâmchốt đến tâm bánh xe C = 100 (mm) không bằng bán kính r0, nghĩa là lực tổng hợp

R1(hoặc R2) không đi qua tâm chốt lệch tâm của guốc phanh

B Xác định kích thớc của má phanh

Đối với phanh guốc kích thớc của má phanh đợc chọn trên cơ sở đảm bảo công

ma sát riêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lợng toàn bộ của ôtô trên diện tíchtoàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của các má phanh

G = 2500 (KG) : Träng lîng khi «t« toµn t¶i.

V0= 60 (km/h) : VËn tèc khi «t« b¾t ®Çu phanh

14,0)

(

360

85 2 2 360

120 2

1735 , 2 81 , 9

ta cã :

120 14 , 3 14 5 , 4

2

2

m MN cm

KG

Vậy áp suất trên bề mặt má phanh thoả mẵn áp suất [q] cho phép Ngoài ra thời hạnlàm việc của má phanh còn đợc đánh giá bằng tỉ số p:

[ ] 2,5 3,5.104( / 2))

2/(410.55,2

045 , 0 1735 , 2

2500

m KG p

m KG

M

∑

F

3 Nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh

và một phần thoát ra môi trờng không khí Phơng trình cân bằng năng lợng là:

∫

− =m C t o+F t k dt

g g

0

2 2

2

1

ttt

Trong đó :

• G = 2500 (KG) : Trọng lợng của ôtô

• g = 9,81 (m/s2): Gia tốc trọng trờng

• V1,V2 : Tốc độ đầu và cuối khi phanh, V1=30 (km/h);V2=0(km/h)

• mt=12 (Kg) :Khối lợng các trống phanh và các chi tiết bị nung nóng

• C: Nhiệt dung riêng của chi tiết bị nung nóng, với thép và gang C=500(J/kg độ)

• t0 :Sự tăng nhiệt độ của trống phanh so với môi trờng không khí

• Ft: Diện tích làm mát của trống phanh

• kt : Hệ số truyền nhiệt của trống phanh và không khí

• t : Thời gian phanh

Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, ta có thể bỏ qua phần năng lợng truyền rangoài không khí Do đó ta có thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh nh sau:

[ ] 155

,1023

,

8 2 2 9 , 81 12 500

) (

2500

2

t

1 Xác định đờng kính xy lanh làm việc ở bánh xe

Đờng kính xy lanh làm việc ở bánh xe đợc xác định bằng công thức sau:

p

P d

.4

π

≥

Trong đó :

• P : Là lực do piston làm việc tác dụng lên guốc phanh

• p : Là áp suất trong hệ thống, áp suất cực đại cho phép [p]= 80 (KG/ cm2)

Do đó ta có:

)(95,280.14,3

5,673

)(8,280.14,3

44,533

. 2

l

l

p D

.60.2,

3 2

96 , 0

1 380

50 4

)

.2

2 2 1

2

1 2

• x1 , x2 : Hành trình piston của các xi lanh làm việc ở cơ cấu phanh trớc và sau, đợcxác định nh sau:

c

c a

x

x1= 2= 2.( + )(δ + λ)

ở đây : - ρ = 0,3 (mm): Khe hở trung bình giữa má và trống

- λ =1,5 (mm) : Độ mòn hớng kính cho phép của má phanh

- a = 90 (mm) : Khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P

- c = 110 (mm) : Khoảng cách từ tâm trống đến chốt cố định của máphanh

380)

5,11.322

5,6.322.25,6.322

4 Hành trình của piston xy lanh phanh chính

Hành trình của piston xi lanh chính đợc tính nh sau :

)(5,27380

50.209'

l

l h

Lợng dầu trong xi lanh chính :

)3(9,20)3(84,208994

322.14,3)

5,15,27(4

2.)

'

1 Tính bền guốc phanh (Guốc phanh ta làn theo hình chữ T).

a) Tính kích thớc đến trọng tâm G

Dựa theo kích thớc guốc phanh của xe tham khảo ta có sơ đồ sau:

Ta có :

21

1

.2

F Y c

64,11160180

180

221

=

c Y Y c

21'1

21

R

F R

F

F F th

202(132)

22

62(140)

R

=+

−

=+

−

=

=+

−

≈++

−

Thay vào công thức trên ta tính đợc :

)(6,120110

160132

180

160180

2'

21'1

2

R

F R

F

F F th

+

+

=+

+

=

Kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh RG tính đợc là :

RG = R’2 + Yc2 = 110+10,36 = 120,36 (mm)

b) Kiểm tra bền guốc phanh

Ta sẽ kiẻm tra cho guốc phanh của cơ cấu phanh bánh xe phía trớc, vì nó có cáclực P,R1,U1 tác dụng lên guốc phanh là lớn nhất:

ë mét ®iÓm bÊt k× ®o¹n trªn ta cã hÖ ph¬ng tr×nh c©n b»ng:

 Tính ứng suất tại các điểm nguy hiểm và kiểm nghiệm bền.

• Tính ứng suất tại các điểm nguy hiểm

- ứng suất do QY và MU gây ra đợc tính bằng công thức:

)1

.(

i R th R F

u M F

y

Q

−+

- ứng suất tiếp do lực NX gây ra đợc tính bằng công thức: b

x J x

S x

N

=τ

2112

3)

21

(2

2212

3)

32

(

F c Y a R R F

c Y c R R x

B

C

74,4.423782

.4

• p = 80 (KG/cm2) : áp suất bên trong đờng ống.

• R =2,2 (mm) : Bán kính bên trong của đờng ống dẫn (chọn theo xe tham khảo)

• s = 0,8 (mm) : Chiều dầy của ống dẫn (chọn theo xe tham khảo)

Vậy ta có :

8,0

2,2.80

cm KG s

1

)(*)2/(8002

1

4

cm KG ch

τπ

Ta sẽ tính chọn và kiểm nghiệm cho chốt phanh của bánh xe ở cầu trớc vì nó có U1

= 1407,80 (KG) Từ (*),(**) ta có :

800.14,3

80,1407.4

1

4

cm c

80,1407

d ch

Qua quá trình tính toán trên ta thấy hệ thống phanh ta thiết kế tuy có nhiều u

điểm, nhng những nhợc điểm vẫn còn tồn tại Chính vì vậy mà xu thế nó sẽ không còn

đợc a chuộng Xu thế trong tơng lai đó là hệ thống phanh dầu có bộ chia dòng, bêncạnh đó còn có các trợ lực phanh nhằm giúp cho ngời lái dễ dàng điều khiển, tăngtính an toàn trong vận hành

Hệ thống phanh thiết kế ở trên chỉ là hệ thống có kết cấu đơn giản nhằm giúpcho sinh viên biết đợc kết cấu và quá trình cơ bản khi thiết kế một hệ thống nói chung

và hệ thống phanh nói riêng, vì vậy ta cần nắm rõ qui trình tính toán cũng nh kết cấunhằm phục vụ tốt cho đồ án tốt nghiệp cũng nh trong thực tế công việc sau này