đồ án tốt nghiệp thiết kế hệ thống phanh xe huyndai 5 tấn

9 Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, các lực dẫn động 9 Cơ cấu phanh guốc loại bơi: 9 Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa: • Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa.. • C

Lời nói đầu

Cùng với sự phat triển lớn mạnh của nền kinh tế quốc dân thì nhu cầu về

khối lượng vận chuyển hàng hoá và hành khách cũng ngày càng tăng lên Vận tải

ôtô với những ưu điểm của mình như: Tính cơ động cao, có khả năng hoạt động

trong những điều kiện đường xá khác nhau, vốn đầu tư ban đầu tư ít hơn so với

vận tả Đường Sắt, Hàng Không đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phương

tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hánh khách, đồng thời ôtô đã trở thành

phương tiện giao thông tư nhân ở các nước có nền kinh tế phát triển Hiện nay ở

nước ta số lượng ôtô tư nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trưởng của

nền kinh tế, mật độ xe trên đường ngày càng cao

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn cần phải quan tâm ở nước ta những năm gần đây số vụ tai nạn và số người chết do tai nạn là rất lớn Theo số liệu thống kê tham khảo thì trong tai nạn giao thông đường bộ 60-70% do con người gây ra, 10-15% do hư hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và 20-30% do đường xá xấu Trong nguyên nhân hư hỏng do máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên được thống kê là: Phanh chân 52,2-74,4%, Phanh tay 4,9-16,1%, Lái 4,9-19,2%, Chiếu sáng 2,3-8,7%, Bánh xe 2,5-10%, các hư hỏng khác 2-18,2%

Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên Chính vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Đề tài tốt nghiệp em đ−ợc giao là “Thiết kế hệ thống phanh cho ôtô tải HyunĐai 5 tấn”

Nội dung đề tài bao gồm:

- Tìm hiểu kết cấu hệ thống phanh trên ôtô

- Tính toán, thiết kế hệ thống phanh

Qua thời gian gần15 tuần với sự giúp đỡ tận tình của Thầy Giáo Thạc Sỹ Phạm Tất Thắng và các thầy trong bộ môn Cơ khí Ôtô, em đã hoàn thành nội dung đồ án đ−ợc giao Do thời gian thực hiện đề tài có hạn, do kiến thức của em còn nhiều hạn chế lên đồ án của em vẫn còn nhiều thiếu xót Em rất mong nhận

đ−ợc sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp đ−ợc hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cám ơn

Mục Lục

Trang

Lời nói đầu………

Chương I: Tổng quan về hệ thống phanh 1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu của hệ thống phanh

1.1.1 Công dụng

1.1.2 Phân loại

1.1.3 Yêu cầu

1.2 Cấu tạo,nguyên lý làm việc và ưu nhược điểm của hệ …………

thống phanh 1.2.1 Cơ cấu phanh

1.2.2 Dẫn động panh

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế ………

1.3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh………

1.3.2 Lựa chọn dẫn động phanh………

1.4 Phân tích một số cụm của hệ thống phanh thiết kế ………

1.4.1 Máy nén khí………

1.4.2 Cụm van phanh kép ………

1.4.3 Cụm xy lanh khí nén thủy lực………

Chương II: tính toán thiết kế hệ thống phanh 2.1 Đặc tính kỹ thuật ôtô tải HyunĐai 5 tấn………

2.2 Xác định mômen phanh cần thiết sinh ra tại cơ cấu phanh…………

2.2.1 Xác định khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu trước (a), khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến tâm bánh xe sau(b) 2.2.2 Xác định mômen phanh………

2.3 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh………

2.3.1 Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh…………

2.3.2 Xác định góc (δ) và bán kính (ρ) của phản lực pháp tuyến tác dụng lên má phanh

2.3.3 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp hoạ đồ 2.3.4 Xác định bề rộng má phanh………

2.4 Tính toán kiểm tra cơ cấu phanh………

2.4.1 Kiểm tra hiện tượng tự xiết………

2.4.2 Kiểm tra công ma sát riêng………

2.4.3 Nhiệt phát ra trong quá trình phanh………

2.5 Thiết kế tính toán dẫn động phanh……… ………

2.5 Tính toán phần dẫn động thủy lực………

2.5.2 Tính toán phần dẫn động khí nén……… Kết luận

Tài liệu tham khảo

Chương I Tổng quan về hệ thống phanh 1.1 Công dụng, phân loại vμ yêu cầu:

1.1.1 công dụng:

Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đấy Ngoài ra hệ thống phanh còn bảo đảm giữ cố định

xe trong thời gian dừng xe

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những hệ thống quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chuyển động an toàn ở tốc độ cao, cho phép lái xe

điều chỉnh được tốc độ chuyển động hoặc dừng xe trong tình huống nguy hiểm, nhờ vậy mà nâng cao được năng suất vận chuyển

Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay

và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời

và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh

Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô Các hư hỏng rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh

• Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

1.1.2.2 Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

9 Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, các lực dẫn động

9 Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

9 Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

• Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

• Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa

1.1.2.4 Theo mức độ hoàn thiện của hệ thống phanh:

• Hệ thống phanh có trang bị hệ thống chống khoá cứng bánh xe ABS (Antilock Braking System)

• Bộ điều hòa lực phanh thông thường

• Hệ thống phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake force Disttibution)

• Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BAS (Braking Assistant System)

1.1.3 yêu cầu:

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

• Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng

đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm;

• Phanh êm dịu trong mọi trường hợp đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh;

• Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn;

• Dẫn động phanh có độ nhạy cao;

• Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào;

• Không có hiện tượng tự xiết khi phanh;

• Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt;

• Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe;

• Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện

sử dụng;

• Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài

1.2 Cấu tạo nguyên lý lμm việc, ưu nhược điểm vμ phạm vi

sử dụng của hệ thống phanh:

Bất kỳ hệ thống phanh nào cũng bao gồm nguồn năng lượng, dẫn động

phanh và một hoặc một số cơ cấu phanh

Nguồn năng lượng: Là tập hợp các thiết bị bảo đảm cung cấp năng lượng

cho hệ thống phanh để phanh xe Nguồn năng lượng có thể là máy nén khí hoặc

có thể là lực cơ bắp của lái xe ở một số ôtô sử dụng lực cơ bắp của lái xe động cơ đảm bảo độ chân không cho trợ lực chân không là nguồng năng lượng cho hệ thống phanh

Dẫn động phanh là tập hợp thiết bị dùng để truyền năng lượng từ nguồn

đến cơ cấu phanh và điều khiển năng lượng này trong quá trình truyền với mục

ra: dẫn động phanh cơ khí, dẫn động phanh thuỷ lực, dẫn động phanh khí nén, dẫn động phanh liên hợp (thủy khí), dẫn đông phanh bằng điện…Trên các ôtô hiên đại để nâng cao độ tin cây làm việc dẫn động phanh được tách thành một vài nhánh làm việc độc lập Chúng có khả năng làm việc độc lập khi một nhánh nào đó bị hư hỏng

Dẫn động phanh bao gồm cơ cấu điều khiển, ắc quy năng lượng, cơ cấu truyền dẫn, cơ cấu chấp hành

Cơ cấu phanh là thiết bị dùng để trực tiếp tạo ra và thay đổi lực cản nhân

tạo để phanh xe Các hệ thống công tác, phanh dừng, phanh dự trữ sử dụng cơ cấu phanh loại ma sát ở đây lực cản nhân tạo được tạo ra nhờ ma sát thay đổi giữa phần quay và phần không quay Phần quay được liên kết cứng với bánh xe

Hiện nay cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bên trong

được sử dụng rộng rãi ở một số xe con người ta sử dụng loại phanh đĩa có hai má phanh kẹp hai bên Ngoài những yêu cầu chung cơ cấu phanh còn có yêu cầu riêng như mômen phanh phải lớn Luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài và chế

độ phanh thay đổi (tốc độ xe, số lần phanh, nhiẹt độ môi trường…)

1.2.1.2 Cơ cấu phanh tang trống (phanh guốc) :

1 Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía, các lực dẫn động bằng nhau

Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía có lực dẫn động bằng nhau được thể hiện trên Hình 1.1 Trong đó guốc phanh sử dụng xi lanh thuỷ lực để ép guốc phanh vào trống phanh

Cấu tạo Chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí vòng

đệm lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng cam lệch tâm

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ bảo dưỡng sửa chữa

Nhược điểm: Má phanh trước chịu đụng ma sát nhiều hơn má phanh sau Sở

dĩ như vậy là vì mômen ma sát ở trên guốc phanh trước có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn guốc sau có xu hướng chống lại lực dẫn động Khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tượng ngược lại (Vì vậy khi chế tạo phải chế tạo má phanh trước dài hơn má phanh sau)

Phạm Vi sử dụng: Thường được sử dụng nhiều cho xe có tải trọng vừa và nhỏ

2 Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau

Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía có dịch chuyển góc bằng nhau được thể hiện trên hinh 1.2 Trong đó guốc phanh sử dụng loại cam ép

Hình 1.1: Cơ cấu phanh có điểm đặt riêng rẽ về một

phía, các lực dẫn động bằng nhau

1 Cam lệch tâm; 2 Chốt lệch tâm

Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới Để

điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố rtrí tại cơ cấu trục vít bánh vít nhằm thay đổi vị trí của cam ép và chốt lệch tâm ở vị trí cố định

Ưu điểm: Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ bảo dưỡng sửa chữa

Nhược điểm: Kích thước lớn giá thành cao

Phạm vi sử dụng: Thường sử dụng cho xe có tai trọng vừa và lớn

2 Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động bằng nhau

Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động bằng nhau được thể hiện trên Hình 1.3 Trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau

Hình 1.2: Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về

một phía, các guốc phanh có dịch chuyển góc như nhau

1 Cam quay; 2 Lò Xo; 3 Trống phanh;

5 Chốt lệch tâm; 6 Bầu phanh;

Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có vòng đệm lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh Một phía của pittông luôn tì vào xilanh bánh xe nhờ guốc phanh.khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động

điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xilanh bánh xe.có một số loại xe được

điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh bằng cam lệch tâm.Cơ cấu loại này thường có dẫn động bằng thuỷ lực

Ưu điểm: Hiệu quả phanh khi ôtô chuyển động tiến tăng hơn

Khuyết điểm: Kết cấu khá phức tạp, bảo dưỡng sửa chữa khó

Phạm vi sử dụng: Thường bố trí ở cầu trước của ô tô du lịch và ô tô tải nhỏ

4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Hình 1.3: Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ về

hai phía, các lực dẫn động bằng nhau

1 ống nối; 2.Vít xả khí; 3 Xi lanh bánh xe; 4 Má phanh;

5 Phớt làm kín; 6 Pittông; 7 Lò xo guốc phanh; 8 Tấm chặn;

9 Chốt guốc phanh; 10 Mâm phanh

Cơ cấu phanh guốc loại bơi có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt (Hình 1.4.b);

Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (Hình 1.4.a) loại hai mặt tựa tác dụng kép (Hình 1.4.b)

• Loại hai mặt tựa tác dụng đơn:

ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần

vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông Cơ cấu phanh loại

này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

• Loại hai mặt tựa tác dụng kép:

ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông Cơ cấu phanh loại này

được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

Ưu điểm: Lực phanh của hai guốc phanh trước và sau bằng nhau

Nhược điểm: Kết cấu phức tạp khó chế tạo

Phạm vi sử dụng: Thường sử dụng cho xe tải vừa

5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa:

Hình 1.4: Cơ cấu phanh guốc loại bơi

a Loại 2 mặt tựa tác dụng đơn b Loại 2 mặt tựa tác dụng kép

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng

đơn (Hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (Hình 1.5.b)

• Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai

Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng

đơn (Hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (Hình 1.5.b)

• Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn:

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh

được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di

động Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình

• Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép:

Hình 1.5: Cơ cấu phanh guốc loại tự cuờng hoá

Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh

được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai Pittông trong một xi lanh bánh xe Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ

đến trung bình

Ưu điểm: Lực phanh của hai guốc trước và sau bằng nhau

Nhược điểm: Kết câu khó phức tạp, khó chế tạo

Phạm vi sử dụng: Thường được sủ dụng cho xe tải vừa

1.2.1.3 Cơ cấu phanh đĩa:

Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên Hình 1.6

Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm:

– Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; – Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe;

– Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn

động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe;

• Ưu điểm của phanh đĩa:

a) Loại giá đỡ cố định b) Loại giá đỡ di động

Hình 1.6: Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa

Phanh đĩa được dùng phổ biến cho xe có vận tốc cao đặc biệt hay gặp ở cầu trước Ngày nay, phanh đĩa được dùng cho cả cầu trước và cầu sau vì các ưu

điểm chính sau:

- Cấu tạo đơn giản nên việc kiểm tra và thay thế má phanh đặc biệt dễ dàng

- Công nghệ chế tạo ít gặp khó khăn, có nhiều khả năng giảm giá thành trong sản xuất

- Cơ cấu phanh đĩa cho phép mômen phanh ổn định hơn so với cơ cấu phanh kiểu tang trống khi hệ số ma sát thay đổi Điều đó giúp cho các bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở tốc độ cao

- Khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn nên tổng các khối lượng các chi tiết không treo nhỏ, nâng cao tính êm dịu và sự bám đường của xe

- Khả năng thoát nhiệt ra môi trường bên ngoài là dễ dàng

- Thoát nước tốt: Do nước bám vào đĩa phanh bị loại bỏ rất nhanh bởi lực ly tâm nên tính năng phanh được phục hồi trong một thời gian ngắn

- Không cần điều chỉnh phanh

• Nhược điểm của phanh đĩa:

- Nhược điểm của phanh đĩa là khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không được che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả

- Má phanh phải chịu được ma sát và nhiệt độ lớn hơn Phanh đĩa có tiếng kêu rít do sự tiếp xúc giữa đĩa phanh và má phanh

Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh Trong các xi lanh có Pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe

2 Loại giá đỡ di động (hình 1.8):

ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một

số chốt bắt cố định trên dầm cầu Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh Má phanh ở phía đối diện

Phạm vi sử dụng: Phanh đĩa có giá xylanh di động được dùng trên đa số các

xe ôtô du lịch ngày nay do chỉ bố trí một bên xylanh nên tăng diện tích được làm cho đĩa phanh, tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục

3 Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh

Trong cơ cấu phanh đĩa, khe hở giữa má phanh và đĩa phanh được điều chỉnh tự động Trong đồ án của em dùng phương pháp điều chỉnh bằng sự biến dạng của phớt (vành khăn) làm kín

3

1 2

Nguyên lý hoạt động: Vành khăn có tác dụng bao kín dầu áp suất cao trong

khoảng giữa piston và xy lanh công tác Rãnh chứa vành khăn có tiết diện hình thang đáy lớn nằm trên phần tiếp xúc với piston Khi piston dịch chuyển do ma sát giữa piston và vành khăn lớn, nên vành khăn bị biến dạng trong rãnh Khi thôi phanh vành khăn kéo piston về vị trí ban đầu và hết biến dạng Nếu khe hở giữa má phanh và đĩa phanh quá lớn, sự biến dạng của vành khăn không đủ đảm bảo sự dịch chuyển của Piston, vành khăn sẽ bị trượt trên Piston Khi thôi phanh Piston chỉ trở về biến dạng của vành khăn Do vậy Piston nằm ở vị trí mới so với xylanh

1.2.1.4 Cơ cấu phanh dừng:

Hình 1.8.C: Sự điều chỉnh giữa khe hở má phanh và đĩa phanh

1 Xilanh công tác; 2 Vành Khăn; 3 Píttông;

Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau

Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn

động phanh

– Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số

– Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí

được bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay

Hình 1.9: Sơ đồ bố trí chung của cơ cấu phanh dừng

Nguyên lý làm việc: Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 đ−ợc truyền

qua dây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốc phanh, vị trí của cần phanh tay 1 đ−ợc định vị bằng cá hãm trên thanh răng

2

Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độ cứng

vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài (Với các dẫn động khác không có đ−ợc vì giữ phanh lâu dài áp suất dầu, khí nén …đều bị giảm)

Hình 1.10: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp

1 Tay phanh; 2 Thanh dẫn; 3 Con lăn dây cáp ; 4 Dây Cáp 5 Trục;

6 Thanh kéo; 7 Thanh cân bằng; 8, 9 Dây cáp dẫn động phanh;

10 Giá; 11, 13 Mâm phanh; 12 Xilanh phanh bánh xe;

Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là có hiệu quả phanh nhỏ, muốn

có lực phanh lớn cần lực của người lái rất lớn Mặt khác số lượng các khớp nối, gối tựa trong dẫn động lớn nên hiệu suất của dẫn động giảm do tổn hao cho ma sát, việc điều chỉnh trong sử dụng phứ tạp

Phạm vi sử dụng: Thường sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay)

1.2.2.2 Dẫn động phanh chính bằng thủy lực:

ở dẫn động phanh thuỷ lực,lực tác dụng từ bàn đạp được truyền đến cơ cấu phanh bằng chất lỏng (chất lỏng được coi như không đàn hồi khi ép)

Nguyên lý hoạt động của dẫn động thuỷ lực:

Khi không phanh: Lò xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp

suất thấp nằm chờ trên đường ống

Khi người lái tác dụng vào bàn đạp 1, qua thanh đẩy sẽ tác động vào Pittông nằm trong xylanh 2, ép dầu trong xylanh chính 2 đi đến các đường ống dẫn 5 Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5 ữ 8 Mpa) sẽ tác dụng vào các Pitông ở xylanh bánh xe 3 và Pitông ở cụm má phanh 7 Hai pitông này thắng lực lò xo

đẩy các guốc phanh 4 ép sát vào trống phanh thực hiện phanh, hay ép sát má phanh vào thực hiện quá trình phanh

Khi thôi phanh người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, lò xo hồi vị sẽ ép dầu từ xilanh bánh xe 3, và xylanh phanh đĩa về xilanh chính 2

Hình 1.10: Sơ đồ hệ thống dẫn động thủy lực

Sự làm việc của dẫn động phanh thuỷ lực dựa trên quy luật thuỷ 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 guốc phanh sẽ phụ thuộc vào piston xi lanh công tác Khi tăng lực tác dụng lên bàn đạp phanh, và tất nhiên là lực tác dụng lên piston xi lanh phanh chính, áp suất trong dẫn động và lực đẩy lên má phanh sẽ tăng lên Do vậy dẫn động phanh thuỷ lực tác bảo đảm được sự làm việc đồng thời của các cơ cấu phanh, bảo đảm sự tỷ lệ giữa lực tác dụng lên bàn đạp và lực đẩy lên guốc phanh hay má phanh ở cơ cấu phanh đĩa

Ưu điểm của dẫn đông phanh dầu

• Có thể bảo đảm phanh đồng thời các bánh xe với sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các má phanh theo yêu cầu tuỳ theo kích thước xilanh công tác

• Có kích thước nhỏ gọn, hiệu suất truyền động cao, độ nhay tốt

• Có tính thống nhất hoá tốt nghĩa là có thể sử dụng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm của dẫn động phanh thuỷ lực

• Khi cần lực đẩy lên guốc phanh lớn thì lực đẩy phải cao

• Do tỷ số giữa kích thước ở xilanh công tác và xilanh chính bị hạn chế, dẫn tới làm tăng lực tác dung lên bàn đạp

• Khi hệ thống có chỗ nào hư hỏng thì cả hệ thống phanh sẽ không làm việc

Phạm vi sử dụng: áp dụng trên xe có tải trọng không lớn

Trong hệ thống phanh dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

1 Dẫn động một dòng

Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến tất cả các xi lanh công tác của các bánh xe Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì một lý do nào đó, bất

Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu

độc lập dẫn đến các bánh xe của ôtô Để có hai đầu ra độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép (loại "tăng đem")

Có nhiều phương án bố trí hai dòng độc lập đến các bánh xe, ở đây giới thiệu hai phương án tiêu biểu thường được sử dụng hơn cả, đó là sơ đồ trên hình a và

b

6 5

6

5 1

2

4 3

4 3

Hình 1.11.a : Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực dẫn động một dòng

1 Bàn đạp phanh; 2 Xilanh phanh chính;

3, 5 Cơ cấu phanh bánh trước, sau; 4, 6 Guốc phanh;

Hình 1.11.b: Dẫn động hai dòng

ở sơ đồ hình a thì một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu trước còn một dòng được dẫn động ra hai bánh xe cầu sau Với cách bố trí này một trong hai dòng bị rò rỉ dòng còn lại vẫn có tác dụng Ví dụ trên hình vẽ khi dòng dầu ra cầu trước bị rò rỉ thì dòng dẫn ra cầu sau vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn xuất hiện ở hai bánh sau khi phanh

ở sơ đồ hình b thì một dòng được dẫn tới một bánh xe phía trước và một bánh xe phía sau so le nhau, còn một dòng được dẫn tới hai bánh xe so le còn lại Trong trường hợp này khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng và lực phanh vẫn sinh ra ở hai bánh xe so le trước và sau

1.2.2.3 Dẫn động phanh chính bằng khí nén:

Hình 1.12: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén

1 Máy nén khí; 2 Bầu lọc khí; 3.Bộ điều chỉnh áp suất; 4 Đồng hồ áp suất;

5 Bàn đạp phanh; 6 Van an toàn; 7 Bình chứa khí; 8 Van phân phối;

9 Bầu phanh; 10 Cam phanh; 11 Lò xo cơ cấu phanh; 12 Guốc Phanh

Dẫn động phanh bằng thuỷ lực có ưu điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhưng lực điều khiển trên bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền của dẫn

động thuỷ lực có giới hạn

Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp, đối với ôtô tải trung bình và lớn người

ta thường sử dụng dẫn động phanh bằng khí nén Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén:

• Chế độ làm việc phụ thuộc vào chế độ làm việc của động cơ đốt trong

• Độ nhạy kém so với dẫn động phanh bằng thuỷ lực

• Kết cấu cồng kềnh do có nhiều cụm có kíhc thước lớn

Phạm vi sử dụng: Sử dụng rộng rãi trên các xe ôtô vận tải hạng nặng và các

Sơ đồ cấu tạo chung của hệ thống bao gồm hai phần dẫn động:

– Dẫn động thủy lực: có hai xi lanh chính dẫn hai dòng dầu đến các xi lanh bánh xe phía trước và phía sau;

– Dẫn động khí nén: bao gồm từ máy nén khí, bình chứa khí, van phân phối khí

và các xi lanh khí nén

Phần máy nén khí và van phân phối hoàn toàn có cấu tạo và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng khí nén

Phần xi lanh xi lanh chính loại đơn và các xi lanh bánh xe có kết cấu và nguyên lý làm việc như trong hệ thống dẫn động bằng thủy lực

Đây là dẫn động thủy khí kết hợp hai dòng nên van phân phối khí là loại van kép, có hai xi lanh chính và hai xi lanh khí

Ưu điểm của hệ thống phanh thuỷ khí kết hợp

• Phần dẫn động thuỷ lực có kich thước nhỏ gọn, trọng lương nhỏ, bảo đảm

được độ nhạy của hệ thống cao, phanh đồng thời tất cả các bánh xe

• Phần khí nén cho phép điều khiển nhẹ nhàng, đồng thời bảo đảm khả năng tuỳ

động và khả năng điều khiển phanh rơ moóc

Nhựơc điểm của hệ thống phanh thuỷ khí kết hợp

• Kết cấu phức tạp, giá thanh cao, toàn bộ hệ thống phanh ngừng làm việc khi

Trống phanh

Guốc phanh

Guốc phanh

Phạm vi sử dụng: thường được sủ dụng cho xe nhiều cầu chủ động, ôtô kéo

móoc và đoàn xe có tải trộng lớn hoặc rất lớn

1.3 Lựa chọn phương án thiết kế

1.3.1 lựa chọn cơ cấu phanh:

Từ việc phân tích ưu nhược điểm của các cơ cấu phanh, khi thiết kế cho xe tải vừa ta chọn cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía lực dẫn động bằng nhau

1.3.2 lựa chọn dẫn động phanh:

Từ việc phân tích ưu nhược điểm và phạm vi sử dụng cửa các phương án dẫn

động khi thiết kế cho xe tham khảo ta lựa chọn dẫn động phanh kiểu kết hợp khí nén thuỷ- lực hai dòng có nhiều ưu điểm nhất, đáp ứng được các yêu cầu về mômen phanh, lực điều khiển và độ nhạy cao

Sơ đồ bố trí của hệ thống phanh khí nén-thuỷ lực

Hình 1.14: Cơ cấu phanh có điểm đặt cố định riêng rẽ

về một phía, các lực dẫn động bằng nhau

1 Chụp cao su chắn bụi; 2 Xi lanh; 3 Mâm phanh; 4 Lò xo;

5 Tấm kẹp; 6 Guốc phanh; 7 Má phanh.

1.4 Phân tích một số cụm của hệ thống phanh thiết kế

1.4.1 Máy nén khí

Máy nén khí đảm bảo cung cấp khí vào các bình chứa cho hệ thống phanh

Nguyên lý làm việc: Máy nén khí được dẫn động bằng truyền động đai từ

trục khuỷu động cơ Dưới tác dụng của độ chân không sinh ra trong xy lanh của máy nén khí, không khí được hút vào máy nén khí và khi vào trong không khí

được nén lại và có áp suất cao sau đó được đưa tới bình chứa khí nén qua các ống dẫn động

Hình 1.15: Sơ đồ bố trí của hệ thống phanh khí nén-thủy lực

1 Máy nén khí; 2 Van điều khiển; 3 Cơ cấu phanh bánh trước; 4 Xilanh khí;

5.Bình dầu; 6 Xilanh chính; 7 Bình chứa khí nén; 8 Cơ cấu phanh sau;

1.4.2 Cụm van phanh khí nén

Cấu tạo: Chia làm 3 cụm chính

Cụm bàn đạp: Bàn đạp phanh 21 có cơ cấu hoạt động kiểu đòn bẩy với một

đầu là vít điều chỉnh 18, đầu kia là trục lăn 20 Vít 18 tì vào nắp 17 để hạn chế hành trình của trục lăn 20 khi nhả phanh

Cụm điểu khiển dòng phanh sau: Pistôn chính 15 được cân bằng bởi các lò

xo đỡ 13, lò xo hồi vị 2 và lò xo chính 14 Dưới tác dụng của lực căng lò xo 11,

đế van 12 tiếp xúc với thân van phanh, đóng đường cung cấp khí nén từ C sang

Nguyên lý làm việc:

- Trạng thái phanh: Lực đạp của người lái tác động lên bàn đạp 21, qua lò xo

14 đẩy piston 15 đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van 12 đi xuống mở van cung cấp để khí nén đi từ bình chứa (khoang C) đến dòng phanh bánh sau

Hình 1.17: Kết cấu cụm van phanh kép

1 Cốc nắp; 2 Lò xo hồi vị piston số 1; 3 Vòng hãm đế van số 1; 4 Piston số 2;

5 Lò xo hồi vị đế van số 2; 6 Thân van số 2; 7 Van kiểm tra;

8 Vòng hãm đế van số 2; 9 Đế van số 2; 10 Lò xo hồi vị piston số 2;

11 Lò xo hồi vị đế van số 1; 12 Đế van số 113 Lò xo đỡ piston số 1;

14 Lò xo chính; 15 Piston số 1; 16 Thân van số 117 Nắp van phanh;

18 Vít điều chỉnh; 19 ống;20 Trục lăn; 21 Bàn đạp phanh

A Đường tới dòng phanh bánh sau; B Đường tới dòng phanh bánh trước

C Đường từ bình khí nén cho dòng phanh sau;

D Đường từ bình khí nén cho dòng phanh trước; E Đường xả khí

(khoang A) Khí nén ở khoang A qua lỗ thông vào khoang G, đẩy piston 4 đi xuống đóng van xả, sau đó đẩy đế van 9 đi xuống, mở van cung cấp để khí nén

từ bình chứa (khoang D) đến dòng phanh bánh trước (khoang B)

- Trạng thái nhả phanh: Khi nhả bàn đạp phanh, áp suất khí nén trong khoang A đẩy piston15 đi lên, dưới tác dụng của lò xo 11 đế van 12 đi lên đóng van cung cấp lại, ngăn không cho khí nén từ khoang C truyền sang khoang A Piston 15 tiếp tục đi lên mở van xả, xả khí nén từ khoang A và dòng phanh sau ra ngoài không khí qua đường E Khí nén trong khoang G trên piston 4 xả ra không khí qua khoang A Do lực lò xo 10 và áp lực khí nén bên dưới piston, piston 4 đi lên, tương tự như với dòng phanh sau, đóng van cung cấp khí từ khoang D sang khoang B, mở van xả cho khí nén trong khoang B và dòng phanh trước thoát ra ngoài

- Trạng thái rà phanh – phanh và giữ phanh ở mức độ nhất định: ở dòng phanh sau, áp suất khí nén trong khoang A tác động lên đáy piston 15 cùng với lực lò xo 2 đến khi thắng được lực lò xo 14 sẽ đẩy piston đi lên, đóng van cung cấp lại áp suất dòng phanh sau (khoang A) duy trì ở một giá trị nhất định, không tiếp tục tăng do không có khí nén cung cấp từ khoang C Trạng thái cân bằng của piston 15 được thiết lập bởi lực lò xo 14 (lực đạp phanh), lực các lò xo phản hồi

và áp suất khí nén trong khoang A Tương tự như dòng phanh sau, khi áp suất khoang B bên dưới piston 4 tăng lên cùng với lực lò xo 10 đến khi thắng lực do

áp suất bên trên piston (áp suất phanh sau) gây nên sẽ đẩy piston 4 đi lên, đóng van cung cấp lại áp suất dòng phanh trước được duy trì ở giá trị nhất định tương ứng với mức độ phanh Trạng thái cân bằng được xác lập bởi áp suất bên trên và dưới piston cùng với lực lò xo 10 ở trạng thái cân bằng, lò xo 11 và lò xo 5 đóng các van xả lại, ngăn không cho khí trong các dòng phanh thoát ra ngoài áp suất dòng phanh sau và dòng phanh trước được giữ ở một mức độ nhất định, tương ứng với áp suất dầu ở trạng thái rà phanh

- Khi dòng phanh trước bị hỏng: Giả sử dòng phanh trước bị hở, khí nén ở dòng phanh sau được ngăn cách với dòng phanh trước bởi piston 4, đảm bảo cho dòng phanh sau vẫn hoạt động bình thường

- Khi dòng phanh sau bị hỏng: Giả sử dòng phanh sau bị hở, không còn áp lực khí nén lên trên piston 4 để đẩy piston 4 đi xuống Khi tiếp tục đạp phanh, piston 15 đi xuống cho đến khi tiếp xúc với piston 4, đẩy piston 4 đi xuống, đóng van xả và mở van cung cấp, đảm bảo cho dòng phanh trước vẫn hoạt động bình thường

1.4.3 Cụm xilanh khí nén - thuỷ lực

Cấu tạo: Gồm 2 cụm chính

Xi lanh chính thuỷ lực (I): Gồm có vỏ, piston 10 và xi lanh 9 Bình chứa

chất lỏng cấp vào qua lỗ B nhờ van điều khiển 7 Dầu được dẫn vào lõi piston 10 thông qua một van đóng có dạng tròn, tiết diện hình chữ U và cấp cho xi lanh 9

Từ xi lanh 9 dầu sẽ dẫn đến các xi lanh phanh bánh xe qua lỗ C Trên vỏ xi lanh

9 có van xả khí Trên rãnh piston 10 có gioăng tròn làm bằng cao su để tạo kín

giữa xi lanh 9 và piston 10

Buồng tạo áp lực thuỷ lực do khí nén (II): Gồm có buồng 4 dạng hình trụ

Bên trong được chia làm 2 khoang M và N nhờ piston 2 Gioăng cao su 1 hình xuyến nằm bao ngoài Piston 2 có tác dụng làm kín Lò xo cấu trúc dạng trụ 3 tạo khả năng hồi vị cho Piston 2 Khoang N có thể thông với khí trời nhờ lỗ thông khí 5 và các màng lọc không khí Khí nén được cấp từ van phanh kép vào khoang

M qua lỗ A Xi lanh khí nén và xi lanh thuỷ lực được liên kết với nhau thông qua

đòn đẩy 13 và cố định với piston 2 nhờ ê cu 14 Để tạo kín giữa buồng khí và buồng dầu, người ta dùng phớt bạc kín kép Cấu trúc đầu nối giữa hai xi lanh dạng có khe hở

ở dưới buồng 4 người ta bố trí chốt 13.Giữa chốt 13 có rãnh, trên đó tỳ một chốt hình chỏm cầu nối với công tắc 12 Công tắc này dùng để cảnh báo đèn khi

Nguyên lý làm việc:

- Trạng thái không phanh: Van phanh kép đóng, không cung cấp khí nén vào khoang M do đó áp suất trong khoang M thấp, lực căng của lò xo 3 đẩy piston 2 hết sang trái, khiến thể tích của khoang M đạt nhỏ nhất Khí trời qua lỗ 5 và lưới lọc điền vào khoang N Dầu phanh đưa vào lỗ B, qua van một chiều chảy vào buồng xi lanh 9 nhờ một van trụ tiết diện chữ U Lúc này dầu có áp suất thấp Van 7 ở trạng thái đóng để tránh lọt khí vào xi lanh 9

- Trạng thái phanh: Khí nén được cấp bởi van phanh điền đầy khoang M qua

lỗ A áp lực của khí nén thắng lực căng của lò xo 3 đẩy piston 2 chuyển dịch sang phải Lúc này van trụ dạng chữ U bịt đường dầu, không cho dầu lọt vào xi lanh 9 tạo nên buồng kín trong xi lanh 9 Tiếp tục tăng áp lực khí nén, piston 10 dịch chuyển sang phải làm tăng áp lực dầu và cấp cho các xi lanh bánh xe nhờ lỗ

Hình 1.18: Kết cấu cụm xi lanh khí nén thủy lực

1 Vòng làm kín; 2 Piston; 3 Lò xo hồi vị;

4 Thành xi lanh; 5 Lỗ thông khí; 6 Đầu nối ống dẫn dầu; 7 Van điều hiển;

8 Van xả khí; 9 Xi lanh phanh chính; 10 Piston xi lanh phanh chính;

11 Nắp; 12 Công tắc cảnh báo mòn; 13 Cần đẩy; 14 Đai ốc;

A Đường khí nén vào (từ van phanh); B Đường bổ sung dầu phanh;

C Đường tới xi lanh phanh bánh xe; D Đường thông khí

C Dưới áp lực dầu, các guốc phanh được đẩy sát vào trống phanh tiến hành quá trình phanh

- Trạng thái rà phanh: áp suất khí nén không đạt giá trị lớn nhất áp lực khí nén sẽ cân bằng với lực căng lò xo 3 và áp lực dầu trong xi lanh 9, do đó sẽ giữ nguyên piston của xi lanh thuỷ lực ở một vị trí nhất định tạo nên áp suất dầu ra các xi lanh bánh xe giữ nguyên ở trạng thái rà phanh

- Cơ cấu báo mòn má phanh: Khi má phanh mòn, khe hở giữa má phanh và tang trống lớn, piston của xi lanh thuỷ lực dịch chuyển hết sang phải dưới tác

động của piston khí nén, làm cho piston khí nén chạm vào chốt 13 làm trục trượt

11 di chuyển, khiến cho chỏm cầu trượt khỏi rãnh Khi đó chốt hình chỏm cầu khởi động công tắc điện bật sáng đèn báo mòn má phanh, cần phải điều chỉnh lại

Ưu điểm: Lực bàn đạp nhỏ do không trực tiếp tạo áp suất dầu, hành trình

bàn đạp nhỏ, áp suất dầu có thể đạt đến 180 ữ 240 kG/cm2 Kết cấu gọn, có hai dòng riêng biệt đảm bảo an toàn khi điều khiển