thiết kế hệ thống phanh dầu xe tải

Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng Lời cảm ơn ! Đồ án môn học là một quá trình tổng hợp lại kiến thức đã học một cách hệ thống. 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 kiến thức 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 Lê Thị Vàng và các thầy trong bộ môn, nên em đã hoàn thành đồ án môn học thiết kế tính 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 sót trong quá trình tiếp thu kiến thức. Vì vậy đồ án của em còn nhiều thiếu sót, không đáp ứng đợc yêu cầu thực tế trong quá trình tính toán. Vì vậy em rất mong đợc sự chỉ bảo của thầy cô để giúp em hệ thống lại kiến thức, trang bị thêm những kinh nghiệm trong quá 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. I. Công dụng - phân loại và yêu cầu. II. Kiểu phanh thiết kế tính toán. III. Những thông số đã biết và thông số của xe tham khảo. Phần II : trình tự tính toán thiết kế hệ thống phanh. I. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh. 1. Cơ cấu phanh trớc. 2. Cơ cấu phanh sau. II. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh. Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 1 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng 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. IV. Tính bền một số chi tiết. 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. I. Công dụng - phân loại và yêu cầu của hệ thống phanh. 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 bảo cho 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 : Phanh guốc Phanh đai Phanh đĩa - Phân loại theo kiểu dẫn động phanh : Dẫn động thuỷ lực Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 2 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng 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 ngắn nhất 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 sử dụng. - 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. Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 3 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng II. Kiểu phanh thiết kế tính toán. Thiết kế và tính toán kiểu phanh có cơ cấu phanh guốc và đợc dẫn động bằng chất lỏng (dầu). Trong đó để tăng cờng hiệu quả phanh ở phanh trớc do mô men phanh sinh ra lớn, 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 chạy lùi hiệu quả phanh sẽ rất thấp, dù vậy trong trờng hợp này ta vẫn chọn để thiết kế vì ta dùng 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 th- ờng dùng, đó là cơ cấu phanh có hai guốc phanh quay quanh chốt lệch tâm và đặt đối xứng với hai xy lanh làm việc (có cùng đờng kính). Để đảm bảo độ mòn đồng đều ở hai má phanh thì má phanh của guốc phanh tự siết đợc làm dài hơn. Các kiểu cơ cấu phanh ta chọn thiết kế nh trên có kết cấu đơn giản và điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh bằng cam quay và chốt lệch tâm Về dẫn động phanh ta chọn hệ thống dẫn động bằng chất lỏng một dòng vì nó có những u điểm sau: Phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa cá bánh xe hoặc giữa các guốc phanh theo yêu cầu. Hiệu suất cao. Độ nhậy tốt. Kết cấu đơn giản. Có khả năng dùng trên nhiều loại ôtô khăc nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh. Tuy nhiên bên cạnh những u điểm hệ thống dẫn động kiểu này vẫn còn tồn tại những những nhợc điểm sau: Không thể làm tỉ số truyền lớn do đó không có cờng hoá, chỉ dùng cho ôtô có trọng lợng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn. Hiệu suất dẫn động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp. Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 4 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng Với dẫn động một dòng nếu bị dò rỉ thì cả phanh trớc và phanh sau đều không làm việc. III. Những thông số đã biết và thông số của xe tham khảo. Tải trọng của xe G o = 1000 (KG). Trọng lợng xe khi không tải G e =1500 (KG). Trọng lợng phân ra cầu trớc khi toàn tải G 1 = 1100 (KG). Trọng lợng phân ra cầu sau khi toàn tải G 2 = 1400 (KG). Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 5 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng Kí hiệu lốp : 8,4 1,5. Chiều dài cơ sở của xe L= 2,34 (m). Chiều cao trọng trọng tâm của xe khi đầy tải h g = 0,75 (m). Phần II : trình tự tính toán thiết kế hệ thống phanh. I. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh. 1. Cơ cấu phanh trớc. Mô men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở bánh xe cầu trớc đợc tính bằng công thức sau: 2 bx r 1 G 1 m pt M = Trong đó : m 1 =1+(J max .h g )/(g.b) : Hệ số phân bố lại trọng lợng lợng khi phanh. + h g = 0,75 (m) : Chiều cao trọng tâm. + g = 9,81 (m/s 2 ) : Gia tốc trọng trờng. + b = 1,03 (m) : Toạ độ trọng tâm của ôtô. Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 6 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng + J max =5,5 (m/s 2 ) : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh. Ta đợc m 1 = 1+(5,5.0,75)/(9,81.1,03) = 1,408. = 0,62: Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng. G 1 =1100 (KG) : Trọng lợng phân bố ra cầu trớc khi xe đầy tải.s r bx = 0,96.r : Bán kính lăn của bánh xe. r = (B+d/2).25,4 = 403,86 (mm). Ta đợc r bx =0,96.403,86 = 387,70 (mm) Vậy : ).(29,186 mKG== 2 8.0,62.0,381,408.1100 pt M 2. Cơ cấu phanh sau. Mô men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở bánh xe cầu sau đợc tính bằng công thức sau: 2 bx r 2 G 2 m ps M = Trong đó : M 2 =1-(J max .h g )/(g.a) : Hệ số phân bố lại trọng lợng lợng khi phanh. h g = 0,75 (m) : Chiều cao trọng tâm. g = 9,81 (m/s 2 ) : Gia tốc trọng trờng. a = 1,31 (m) : Toạ độ trọng tâm của ôtô. J max =5,5 (m/s 2 ) : Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh. Ta đợc m 2 = 1-(5,5.0,75)/(9,81.1,03) = 0,679. = 0,62: Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng. Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 7 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng G 2 =1400 (KG) : Trọng lợng phân bố ra cầu sau khi xe đầy tải. r bx = 0,96.r =387,70 : Bán kính lăn của bánh xe. Vậy : ).(34,114 mKG== 2 8.0,62.0,380,679.1400 ps M II. Thiết kế tính toán cơ cấu phanh. A. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh . 1. Cơ cấu phanh trớc. a) Góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh. Góc đợc tính từ công thức sau: 21 o 2 21 tg Cos2Cos2 2sin2sin + = Ta chọn : 1 = 16 0 = 0,279 (Rad) : Góc tính từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát. o = 120 0 = 2,094 (Rad) : Góc ôm của tấm ma sát 2 = 1 + 0 = 16 0 + 120 0 = 136 0 = 2,373 (Rad). Từ đó ta có : 14225,0 2sin2sin = + = 21 o 2 21 tg Cos2Cos2 do đó góc = 8,1 0 . Bán kính xác định bằng công thức sau: o Sin 21 Cos( o 1 21 . t Cos(Cos2. ) 2 2 2 ) ++ = Sin r mà r t = 280/4 = 140 (mm). Do đó ta có : )(163,0 m= . Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 8 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng b) Họa đồ lực phanh. Với cơ cấu phanh kiểu này ta có R 1 =R 2 , mà )(04684,0 3,0 2 1 .163,0 2 1 . 3,0 mr = + = + = à à o Ta có phơng trình : M pt =(R 1 +R 2 ).r 0 =186,29 (KG.m) vậy R 1 =R 2 =M pt /(2.r 0 )=186,29/(2.0,0486)=1990,3 (KG). Qua họa đồ lực phanh ta có: [ ] [ ] [ ] ).(110);(232);(328 11 mmPmmUmmR === Do đó ta tính đợc: )(8,14073,1990. 328 232 . 328 232 )(5,6733,1990. 328 110 . 328 110 11 1 KGRU KGRP === === 2. Cơ cấu phanh sau. a) Góc và bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má Má phanh có hiệu quả cao: Chọn các thông số nh má phanh của cơ cấu phanh trớc ta tính đợc các thông số nh sau: Góc = 8,1 0 . Bán kính )(163,0 m= . Má phanh của guốc phanh có hiệu quả thấp: Góc đợc tính từ công thức sau: 21 o 2 21 tg Cos2Cos2 2sin2sin + = Ta chọn : 1 = 40 0 = 0,6981 (Rad) o = 85 0 = 1,4835 (Rad) 2 = 1 + 0 = 40 0 + 85 0 = 125 0 = 2,1816 (Rad). Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 9 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng Từ đó ta có : 1054,0 2sin2sin = + = 21 o 2 21 tg Cos2Cos2 do đó góc = 6,02 0 . Bán kính xác định bằng công thức sau: o Sin 21 Cos( o 1 21 . t Cos(Cos2. ) 2 2 2 ) ++ = Sin r Do đó ta có : )(1525,0 m= . b) Họa đồ lực phanh. Với cơ cấu phanh kiểu này ta có R 1 .r 01 +R 2 .r 02 =M ps (*) Mà ta có : )(04684,0 3,0 2 1 .163,0 2 1 . 1 3,0 mr = + = + = à à 01 )(0439,0 3,0 2 1 .153,0 2 1 . 2 3,0 mr = + = + = à à 02 Đo trên hoạ đồ lực phanh ta có : ).(42 2 );(224 1 :)(100);(138 2 );(312 1 mm U mm U mmPmmRmmR ===== từ đó ta có 21 . 138 312 RR = thay vào phơng trình (*) ta có : R 2 = 763,75(KG). Lần lợt theo tỷ lệ đo dợc từ hoạ đồ véc tơ ta tính đợc các lực còn lại nh sau : R 1 = 1726,74 (KG); P = 553,44 (KG); U 1 = 1239,71 (KG); U 2 =259,88 (KG). 3. Kiểm tra hiện tợng tự xiết. Qua hoạ đồ lực phanh và qua các thông số tính toán ta thấy hiện tợng tự xiết không xảy ra trong các trờng hợp tính toán và thiết kế ở trên vì khoảng cách từ tâm chốt đến tâm bánh xe C = 100 (mm) không bằng bán kính r 0 , nghĩa là lực tổng hợp R 1 (hoặc R 2 ) 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 tích toàn bộ của các má phanh và chế độ làm việc của các má phanh. Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 10 [...]... đó là hệ thống phanh dầu có bộ chia dòng, bên cạnh đó còn có các trợ lực phanh nhằm giúp cho ngời lái dễ dàng điều khiển, tăng tính an toàn trong vận hành Hệ thống phanh thiết kế ở trên chỉ là hệ thống có kết cấu đơn giản nhằm giúp cho 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 cấu... chốt phanh của bánh xe ở cầu trớc vì nó có U1 = 1407,80 (KG) Từ (*),(**) ta có : d l 4.U 1 = 4.1407,80 = 1,45(cm) ,ta chọn d = 16 (mm) 3,14.800 c [ ] U 1 [ ch ].d = 1407,80 = 2,2(cm) , ta chọn l = 25 (mm) 400.1,6 Với d và l chọn nh trên ta thấy chốt phanh đủ bền đáp ứng điều kiện làm việc của hệ thống phanh đã thiết kế Phần III : kết luận Qua quá trình tính toán trên ta thấy hệ thống phanh ta thiết kế. .. dẫn động thuỷ lực P = 60 (KG/ cm2) : áp suất trong hệ thống l = 380 (mm), l = 50 (mm) :Các kích thớc đòn của bàn đạp D =32 (mm) : Đờng kính xy lanh tổng phanh (Chọn theo xe tham khảo) Vậy ta có: Q= 3,14.3,2 2 50 1 60 = 66( KG ) [Q ] = 70( KG ) (Đối với xe tải) 4 380 0,96 3 Hành trình bàn đạp Ôtô ta thiết kế có cơ cấu phanh đặt ở tất cả các bánh xe nên hành trình bàn đạp h đợc tính nh sau: 2 h=(... thmax = 379 (KG/cm2) < [k] = 4000 (KG/cm2) Tóm lại: Vậy guốc phanh ta chọn thiết kế có các kích thớc thoả mãn điều kiện bền 2 Tính bền đờng ống dẫn động phanh Khi tính bền đờng ống dẫn động phanh ta có thể coi đờng ống dẫn dầu là loại vỏ mỏng bịt kín hai đầu và có chiều dài khá lớn Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 20 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn: Lê Thị Vàng Lúc đó ứng... chốt phanh Chốt phanh thờng đợc làm bằng thép 30, má phanh quay quanh chốt phanh và chốt phanh đợc tính theo bền cắt và chèn dập Công thức là: 4.U [ ] 1 = 800( KG / cm2 )(*) c d 2 U = 1 = 400( KG / cm2 )(**) ch l.d ch Trong đó: c = d : Đờng kính của chốt l : Chiều dài tiếp xúc của chốt với guốc phanh U1: Lực tác dụng lên chốt Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 21 Đồ án thiết kế. .. có thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh nh sau: to = 2 2 G (V 1 V 2) 2.g mt C 2500.(8,3 2 0 2) = = 1,5 o t o = 15 o 2.9,81.12.500 [ ] III Thiết kế tính toán dẫn động phanh 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: d 4.P .p Sinh viên thực hiện : Lu Hùng Cờng-Ôtô K42 12 Đồ án thiết kế và tính toán ôtô Giáo viên hớng dẫn:... 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... 180 + 160 = 120,6(mm) R = 1 th F F 180 160 1 + 2 + 132 110 R' R' 1 2 Kích thớc từ tâm bánh xe đến trọng tâm của guốc phanh RG tính đợc là : RG = R2 + 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 các lực P,R1,U1 tác dụng lên guốc phanh là lớn nhất: P = 673,5 (Kg); = 8,10 U1 = 1407,8 (KG); = 0,163 (m) Xét sự cân bằng... toàn tải V0= 60 (km/h) : Vận tốc khi ôtô bắt đầu phanh g = 9,81 (m/s2): Gia tốc trọng trờng F : Diện tích toàn bộ của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh của ôtô m = r b F 0i t i i =1 m = 8 : Số lợng má phanh bi : Chiều rộng của má phanh thứ i (ta chọn thiết kế tất cả các má phanh có chiều rộng bằng nhau) F =( 6.2. 120 2.2. 85 + ).0,14.b = 2,1735.b 360 360 theo (**) ta có : L= 25.16,67 2 [ L] =... dẫn: Lê Thị Vàng 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: dt 4.673,5 = 2,95(cm) 3,14.80 ds 4.533,44 = 2,8(cm) 3,14.80 Để thuận tiện trong thiết kế và chế tạo ta chọn d t = ds = 32 (mm), lúc này áp suất trong hệ thống p = 60 (KG/ cm2) 2 Lực Q tác dụng lên bàn đạp 2 Lực Q tác dụng lên bàn . 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. I. Công dụng - phân loại và yêu cầu. II. Kiểu phanh thiết kế tính toán. III thông số của xe tham khảo. Phần II : trình tự tính toán thiết kế hệ thống phanh. I. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh. 1. Cơ cấu phanh trớc. 2. Cơ cấu phanh sau. II. Thiết kế tính toán. : trình tự tính toán thiết kế hệ thống phanh. I. Xác định mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh. 1. Cơ cấu phanh trớc. Mô men phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở bánh xe cầu trớc đợc tính bằng công