thiết kế hệ thống phanh khí cho xe tải 5 tấn dựa trên cơ sở là xe zil-130

Đồ án tốt nghiệp Mục lục Lời nói đầu .3 Chơng 1: Tổng quan về hệ thống phanh 5 1.1. Công dụng 5 1.2. Phân loại hệ thống phanh 5 1.3. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh 18 Chơng 2: Thiết kế tính toán hệ thống phanh 19 2.1. Phân tích hệ thống phanh 19 2.2 Thiết kế cơ cấu phanh 21 2.2.1. Phân tích lựa chọn phơng án 21 2.2.2. Tính toán cơ cấu phanh 22 2.2.2.1. Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh 22 2.2.2.2. Xác định điểm đặt lực .24 2.2.2.3. Xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp hoạ đồ .26 2.2.2.4. Kiểm tra hiện tợng tự xiết khi phanh 29 2.2.2.5. Xác định kích thớc má phanh 30 2.2.3. Tính bền một số chi tiết .34 2.2.3.1. Tính bền trống phanh .34 2.2.3.2. Tính bền chốt phanh 35 2.2.3.3. Tính bền lò xo hồi vị 35 2.2.3.4. Tính bền guốc phanh 37 2.3. Thiết kế dẫn động phanh 45 2.3.1. Phân tích lựa chọn phơng án 45 2.3.2. Mô tả kết cấu của hệ thống phanh 46 2.3.3. Tính toán dẫn động phanh 54 2.3.3.1. Tính toán máy nén khí 54 2.3.3.2. Van phân phối 57 Trần Văn Trờng-ôtô-k45 1 Đồ án tốt nghiệp 1. Sơ đồ nguyên lý làm việc của van phân phối 57 2. Tính toán van phân phối 59 2.3.3.3. Tính toán bầu phanh 63 A. kết cấu bầu phanh các bánh xe trớc 63 B. Kết cấu bầu phanh các bánh xe cầu sau 65 B 1 . cấu tạo, nguyên lý làm việc 65 B 2 . Tính đờng kính màng cao su bát phanh sau .67 B 3 . Tính toán bình tích năng 68 2.3.4. Tính bền đờng ống dẫn động phanh 72 Chơng 3:Thiết kế quy trình công nghệ gia công chi tiết 73 1. Phân tích kết cấu 73 2. Lập quy trình công nghệ gia công chi tiết 74 Chơng 4: Những hỏng hóc, cách khắc phục và những công việc bảo dỡng hệ thống phanh .81 1. Những h hỏng và cách khắc phục hệ thống phanh 81 2. Những công việc bảo dỡng chính 82 Chơng 5: Kết luận chung 84 Trần Văn Trờng-ôtô-k45 2 Đồ án tốt nghiệp lời nói đầu Sự phát triển lớn mạnh của tất cả các ngành kinh tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên chở khối lợng lớn hàng hoá và hành khách. Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô trở thành một trong những phơng tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hánh khách, đồng thời ôtô đã trở thành phơng tiện giao thông t nhân ở các nớc có nền kinh tế phát triển. Hiện nay ở nớc ta số lợng ôtô t nhân cũng đang phát triển cùng với sự tăng trởng của nền kinh tế, mật độ xe trên đờng ngày càng cao. Do mật độ ôtô trên đờng ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càng cao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đờng là vấn đề cấp thiết hàng đầu luôn cần phải quan tâm. ở nớc ta những năm gần đây số vụ tai nạn và số ngời chết do tai nạn là rất lớn. Theo thống kê của các nớc thì trong tai nạn giao thông đ- ờng bộ 60-70% do con ngời gây ra, 10-15% do h hỏng máy móc, trục trặc về kỹ thuật và 20-30% do đờng xá xấu. Trong nguyên nhân h hỏng do máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên đợc thống kê nh sau: 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 h 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 đợc 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 đợc giao là thiết kế hệ thống phanh khí cho xe tải 5 tấn dựa trên cơ sở là xe Zil-130 Công việc thiết kế hệ thống phanh bao gồm các phần sau. - Phân tích hệ thống phanh - Lựa chọn phơng án thiết kế cơ cấu phanh và dẫn động phanh nhằm đạt hiệu quả phanh cao nhất trong mọi điều kiện hoạt động của xe. Trần Văn Trờng-ôtô-k45 3 Đồ án tốt nghiệp - Thiết kế các cụm chi tiết trong hệ thống phanh một cách phù hợp. Qua thời gian gần 4 tháng với sự giúp đỡ tận tình của thầy Đỗ Tiến Minh và các thầy trong bộ môn Ôtô em đã hoàn thành nội dung đồ án đợc giao. Do thời gian thực hiện đề tài có hạn nên đồ án của em sẽ không tránh khỏi những thiếu xót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy để đề tài tốt nghiệp đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cám ơn. Trần Văn Trờng-ôtô-k45 4 Đồ án tốt nghiệp Chơng 1: Tổng quan về hệ thống phanh 1.1. Công dụng: Hệ thống phanh là một hệ thống an toàn đợc trang bị trên ôtô dùng để giảm tốc độ chuyển động, dừng và giữ ôtô đứng yên trên một độ dốc nhất định. Nhờ có hệ thống phanh ngời lái có thể tăng đợc vận tốc chuyển động trung bình của ôtô và do đó nâng cao đợc năng suất vận chuyển. 1.2 Phân loại : 1.2.1. Phân loại theo công dụng - Hệ thống phanh chính (phanh chân) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ) 1.2.2. Phân loại theo cơ cấu phanh 1.2.2.1. Cơ cấu phanh guốc 1- Guốc phanh 5- Xi lanh lực 2- Má phanh 6- Cam 3- Tang trống 7- Đòn dẫn động cam Trần Văn Trờng-ôtô-k45 5 Đồ án tốt nghiệp 4- Chốt phanh 8- Bầu phanh Cơ cấu phanh guốc gồm có trống phanh 3 quay cùng với các bánh xe, các guốc phanh 1 lắp với phần không quay là mâm phanh, trên guốc có lắp các má phanh 2, một đầu của guốc phanh quay quanh chốt tựa 4, đầu còn lại tỳ vào piston của xilanh công tác 5 nếu là dẫn động thuỷ lực, hoặc là cam ép 6 nếu là dẫn động khí nén. Trong trờng hợp dẫn động thuỷ lực áp suất chất lỏng trong xilanh tác dụng lên các piston và đẩy các guốc phanh ép vào tang trống thực hiện quá trình phanh. Đối với dẫn động khí nén, áp suất khí tạo nên lực trên ty đẩy và thông qua đòn dẫn động 7 làm quay cam 6 đẩy các guốc phanh ép vào tang trống. Trên thc tế, cấu tạo của cơ cấu phanh có thể khác nhau ở cách bố trí các guốc phanh, chẳng hạn đối với dẫn động thuỷ lực các guốc phanh có thể đợc điều khiển bằng một xi lanh độc lập đặt đối xứng với nhau qua tâm của cơ cấu phanh, các guốc phanh có thể đợc bố trí nh hình trên nhng không có tâm quay cố định mà đầu dới của chúng đợc nối với nhau bởi một thanh liên động. Khe hở giữa các guốc phanh đợc điều chỉnh thờng xuyên trong quá trình sử dụng. Các cơ cấu điều chỉnh sử dụng hiện nay rất phong phú, trong đó có các phơng pháp điều chỉnh tự động. * Ưu điểm: - Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh và trống phanh lớn - Giá thành rẻ - Cơ cấu phanh đợc che kín trong quá trình làm việc - Phanh guốc không nguy hiểm khi phanh gấp do áp suất phanh không lớn - Má phanh lâu mòn hơn so với phanh đĩa * Nhợc điểm - Cơ cấu phanh guốc thoát nhiệt kém trong quá trình làm việc - Trọng lợng lớn - Khe hở giữa má phanh với trống phanh lớn Trần Văn Trờng-ôtô-k45 6 Đồ án tốt nghiệp - Không có khả năng tự làm sạch - áp suất phân bố không đều trên bề mặt ma sát * Sơ đồ các dạng cơ cấu phanh tang trống - Cơ cấu phanh đối xứng qua trục nghĩa là hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đờng trục thẳng đứng. Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này bao gồm một mâm phanh đợc bắt cố định trên dầm cầu. Trên mâm phanh có lắp hai chốt cố định để lắp ráp đầu dới của hai guốc phanh. Hai chốt cố định này có thể có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh phía dới. Đầu trên của hai guốc phanh đợc lò xo guốc phanh kéo vào ép sát với cam ép hoặc với piston xilanh. Khe hở phía trên của má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng trục cam ép hoặc bằng hai cam lệch tâm. Trên hai guốc phanh có tán các tấm ma sát. Các tấm này có thể dài liên tục hoặc phân thành một số đoạn. - Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm Trần Văn Trờng-ôtô-k45 7 Hình 1.3 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm 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. Đồ án tốt nghiệp Đợc thể hiện trên mâm phanh cũng bố trí guốc phanh, hai xilanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng nhau qua tâm. Mỗi guốc phanh đợc lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dới của má phanh và trống phanh. Một phía của guốc phanh luôn tì vào piston của xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bởi cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong piston của xilanh bánh xe. Cơ cấu phanh đối xứng qua tâm thờng có dẫn động bằng thuỷ lực và đợc bố trí ở cầu trớc của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ. Bố trí sao cho khi ôtô chuyển động tiến thì cả hai guốc phanh đều là guốc xiết còn khi lùi lại trở thành hai guốc nhả. Nh vậy hiệu quả phanh khi tiến thì lớn còn khi lùi thì nhỏ tuy nhiên thời gian lùi ôtô rất ít và tốc độ rất chậm nên không cần lực phanh hay mômen phanh lớn. - Cơ cấu phanh loại bơi Hai guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên hai xilanh công tác chung, loại này có lực phanh lớn, vì lực ép từ dầu có áp suất đẩy cả hai đầu ép sát vào tang trống. Tuy nhiên do sử dụng hai xi lanh công tác và piston có khả năng tự dịch chuyển nên piston này có thể ảnh hởng Trần Văn Trờng-ôtô-k45 8 Đồ án tốt nghiệp piston kia. Kết cấu phanh dễ gây nên giá tri mômen phanh thay đổi, ảnh hởng xấu đến chất lợng chuyển động của xe khi phanh. - Cơ cấu phanh tự cờng hoá Cơ cấu phanh guốc tự cờng hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cờng lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai. Có hai loại cơ cấu phanh tự cờng hóa: cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn, cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép. - Cơ cấu phanh tự cờng hoá tác dụng đơn Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh đợc liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trợt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một đợc tựa vào mặt tựa di trợt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trợt của piston 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 thờng đợc bố trí ở các bánh xe trớc của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình. - Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép Trần Văn Trờng-ôtô-k45 9 Đồ án tốt nghiệp Cơ cấu phanh tự cờng hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh đợc tựa trên hai mặt tựa di trợt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này đợc sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình. 1.2.2.2. Cơ cấu phanh đĩa 1- Đĩa phanh 2- Má phanh 3- Xi lanh công tác 4- Giá đỡ Phần quay của cơ cấu phanh đợc nối với đĩa 1 toàn bộ cụm phanh đợc bố trí trên gía đỡ 4 gồm các má phanh và các xilanh công tác 3, khi phanh áp suất chất lỏng tác động lên các piston trong các xilanh công tác và đẩy má phanh 2 ép vào đĩa thực hiện quá trình phanh. Phanh đĩa thờng có cơ cấu tự điều chỉnh khe hở giữa má phanh và đĩa phanh. Phanh đĩa đợc sử dụng chủ yếu trên các loại ôtô nhỏ và đợc dẫn động bằng thuỷ lực. * Ưu điểm: - Cơ cấu phanh đĩa là loại hở nên thoát nhiệt tốt trong quá trình làm việc - Trọng lợng nhỏ - Khe hở giữa các đĩa và má phanh nhỏ (0,05 0,08 mm), nhờ vậy dễ dàng thực hiện điều chỉnh tự động khe hở này nhờ độ đàn hồi của vòng cao su đặt ở Trần Văn Trờng-ôtô-k45 10 [...]... thiết kế tính toán hệ thống phanh 2.1 Phân tích hệ thống phanh Hệ thống phanh ô tô gồm có phanh chính (phanh chân) và phanh phụ (phanh tay) Sở dĩ phải làm cả phanh chính và phanh phụ là để đảm bảo an toàn khi ô tô chuyển động phanh chính và phanh phụ có thể có cơ cấu phanh và dẫn động phanh hoàn toàn riêng rẽ hoặc có thể có chung cơ cấu phanh nhng dẫn động phanh hoàn toàn riêng rẽ Dẫn động phanh của phanh. .. phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí đợc bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và đợc điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay 1.2.3 Phân loại theo dẫn động phanh 1.2.3.1 Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí Dẫn động cơ khí có u điểm là độ tin cậy cao, nhng lực tác dụng vào bàn đạp lớn Nên phanh cơ khí chỉ đợc dùng trong phanh tay 1.2.3.2 Hệ thống phanh dẫn... loại cơ khí Phanh chính thờng dùng loại dẫn động dầu gọi là phanh thuỷ lực hoặc khí gọi là phanh khí Khi dùng phanh dầu lực tác dụng lên bàn đạp sẽ lớn hơn so với phanh khí vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong bầu chứa dầu và hệ thống phanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản của lò xo để mở van phân phối của hệ thống phanh, vì vậy phanh dầu chỉ lên dùng ở ô tô du lịch, xe tải cỡ... khách và một số loại ôtô con Phanh đĩa đợc sử dụng trên nhiều loại ôtô con, trong đó chủ yếu là ở các cơ cấu phanh trớc Do xe thiết kế là xe tải 5 tấn, mômen phanh sinh ra tại các bánh xe là lớn, hơn nữa lại luôn phải làm việc trong môi trờng nặng nhọc và bụi bẩn Nếu ta dùng phanh đĩa cho xe, thứ nhất là mômen phanh sinh ra tại các bánh xe nhỏ hơn so với phanh guốc do gần nh không có tác dụng tự hãm nên... xe cần thiết Vì vậy đờng kính piston trong xi lanh bánh xe phải lớn hơn so với phanh guốc, thứ hai xe lại phải làm việc trong môi trờng bụi bẩn sẽ làm cho đĩa phanh bị han rỉ, và má phanh chóng mòn cho nên rất nhanh phải thay, vả lại giá thành của phanh đĩa lại rất đắt Vì vậy để đáp ứng các điều kiện làm việc của xe tải thì cơ cấu phanh của xe nên dùng cơ cấu phanh guốc là hợp lý hơn Trong cơ cấu phanh. .. dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh Dẫn động khí nén có u điểm là lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ, lực phanh lớn Nhợc điểm độ nhạy kém, cồng kềnh Dẫn động phanh bằng khí nén chỉ dùng trên các ôtô tải trung bình và tải lớn Trần Văn Trờng-ôtô-k 45 15 Đồ án tốt nghiệp 1- Máy nén khí 2- Bình lắng nớc và dầu 3- Bình chứa khí 4- Cơ cấu phanh 5- Bầu phanh 6- Van phân phối Máy nén khí 1... nghiệp Phanh dừng đợc dùng để dừng (đỗ xe) trên đờng dốc hoặc đờng bằng Nói chung hệ thống phanh này đợc sử dụng trong trờng hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đờng 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. .. 0,1 65 c điểm tựa chốt quay Khoảng cách từ tâm bánh xe m 0,17 đến tâm cam đẩy má phanh Dung tích bình chứa khí nén l 35 13 14 2.2 Thiết kế cơ cấu phanh Trần Văn Trờng-ôtô-k 45 20 Đồ án tốt nghiệp 2.2.1 Phân tích lựa chọn phơng án Cơ cấu phanh trên ôtô chủ yếu có hai dạng: phanh guốc và phanh đĩa Phanh guốc sử dụng chủ yếu trên các ôtô có tải trọng lớn: ôtô tải, ôtô chở khách và một số loại ôtô con Phanh. .. lịch hoặc ôtô Trần Văn Trờng-ôtô-k 45 21 Đồ án tốt nghiệp tải nhỏ, trung bình do yêu cầu cần đạt hiệu quả phanh lớn với kích thớc cơ cấu phanh nhỏ 1- Chốt guốc phanh 5- Guốc phanh 2- Vành hãm 6- Cam phanh 3- Má phanh 7- Trống phanh 4- Lò xo hồi vị 2.2.2 Tính toán cơ cấu phanh 2.2.2.1 Xác định mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ,... khác nhau nh cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơ cấu phanh guốc loại tự cờng hoá Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh khác nhau mặc dù kích thớc guốc phanh nh nhau Loại cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục so với các cơ cấu phanh loại . giao là thiết kế hệ thống phanh khí cho xe tải 5 tấn dựa trên cơ sở là xe Zil-130 Công việc thiết kế hệ thống phanh bao gồm các phần sau. - Phân tích hệ thống phanh - Lựa chọn phơng án thiết kế. quan về hệ thống phanh 5 1.1. Công dụng 5 1.2. Phân loại hệ thống phanh 5 1.3. Các yêu cầu cơ bản của hệ thống phanh 18 Chơng 2: Thiết kế tính toán hệ thống phanh 19 2.1. Phân tích hệ thống phanh. Trờng-ôtô-k 45 18 Đồ án tốt nghiệp Chơng 2: thiết kế tính toán hệ thống phanh 2.1. Phân tích hệ thống phanh Hệ thống phanh ô tô gồm có phanh chính (phanh chân) và phanh phụ (phanh tay). Sở dĩ phải làm