thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe zin-130

Đồ án tốt nghiệp lời nói đầu Trong thời đại khoa học kỹ thuật ngày càng phát triển, các tiến bộ khoa học kỹ thuật đã đợc ngành công nghiệp ôtô áp dụng đa vào trong các sản phẩm của mình nhằm đáp ứng cao nhất những yêu cầu, đòi hỏi chất lợng ngày càng cao của xã hội . ở nớc ta ngày nay quá trình công nghiệp hóa và hiện đại hóa đang diễn ra rất nhanh, các phơng tiện giao thông ngày càng phát triển, các công ty liên doanh lắp ráp ôtô tại Việt Nam cũng đã đa ra nhiều loại xe ngày càng hiện đại. Tuy nhiên các loại xe này đa số là các loại xe du lịch, để xã hội phát triển thì cơ sở hạ tầng là một yếu tố hết sức quan trọng. Do đó xe tải chiếm một vị trí quan trọng trong sự phát triển của xã hội, nó dùng để vận chuyển hàng hóa một cách linh hoạt. Với việc mở rộng đờng xá và ngày càng đợc nâng cao về chất lợng vì thế tốc độ trung bình của ôtô ngày càng đợc nâng cao, để ôtô hoạt động an toàn ở tốc độ cao thì hệ thống phanh của ôtô phải đảm bảo sự tin cậy từ đó có thể nâng cao đợc năng suất vận chuyển. Từ thực tế đó em đã nhận đề tài Thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIN- 130. Việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 nhằm giải quyết các vấn đề sau : - phân tích lựa chọn sơ đồ dẫn động phanh khí nhằm giảm nhẹ cờng độ làm việc cho ngời lái và có dộ tin cậy cao . - Lựa chọn và thiết kế cơ cấu phanh, dẫn động phanh nhằm đạt mômen phanh và lực phanh yêu cầu, đảm bảo cho xe khi chuyển động cũng nh khi dừng xe. - Thiết kế các cụm chi tiết trong hệ thống dẫn động phanh một cách phù hợp. Qua thời gian hơn 3 tháng và dới sự giúp đỡ tận tình của các thầy giáo trong bộ môn ÔTÔ và dới sự hớng dẫn tận tình của thầy giáo Võ Văn Hờng đồ án tốt nghiệp của em đã hoàn thành. Do cha có kinh nghiệm nên đồ án của em không tránh khỏi những sai sót. Em rất mong sự chỉ bảo của các thầy giáo trong bộ môn và các bạn đồng nghiệp để đồ án này đợc hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn. Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 1 Đồ án tốt nghiệp Hà Nội 5/2004 Sinh viên: Phạm Hữu Thành phần nội dung phần I: kiểm nghiệm hệ thống phanh Hệ thống phanh trên xe ZIN-130 là hệ thống phanh khí một dòng khí nén,truyền động phanh gồm có : máy nén khí, van điều chỉnh áp suất, bình chứa khí nén, van phân phối, các ống dẫn khí, bầu phanh. Do áp suất của không khí (50ữ70 N/cm 2 ) ít hơn so với áp suất chất lỏng (500ữ1000N/cm 2 ) ở phanh dầu, cho nên trọng lợng của truyền động phanh khí lớn hơn nhiều. Vì là dẫn động một dòng khí nén với điều kiện khí hậu Việt Nam nóng và ẩm cho nên độ tin cậy của hệ thống phanh xe ZIN-130 là không cao, để nâng cao độ tin cậy và an toàn khi sử dụng xe thì việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh trên xe ZIN-130 là cần thiết. Để việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh đợc hoàn chỉnh thì trớc hết ta phải tiến hành kiểm nghiệm hệ thống phanh để đảm bảo các thông số phải phù hợp cho việc thiết kế cải tiến. Bảng1: thông số cơ bản của xe tham khảo TT Đại lợng Tên gọi Đơn vị Trị số 1 0 G Trọng lợng bản thân N 43000 2 G Trọng lợng toànbộ của xe khi đầy tải N 95250 3 01 G Trọng lợng phân ra cầu trớc N 25750 4 02 G Trọng lợng phân ra cầu sau N 69500 5 Kích thớc lốp ins 9,00-20 6 d 1 Đờng kính tang trống m 0,42 7 B Chiều rộng tấm ma sát m 0,07và 0,08 8 L Chiều dài cơ sở của xe m 3,8 9 h g Chiều cao trọng tâm của xe m 1,45 10 0 Góc ôm của tấm ma sát độ 120 và 125 11 1 Góc bố trí tấm ma sát độ 20 và 25 12 D Khoảng cách từ tâm quay đến Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 2 Đồ án tốt nghiệp điểm tựa chốt quay m 0,165 13 C Khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm cam đẩy má phanh m 0,165 12 Dung tích bình chứa khí nén l 35 13 Chiều rộng cam mở của má phanh m 0,04 kiểm nghiệm cơ cấu phanh Khi kiểm nghiệm cơ cấu phanh guốc, trớc tiên ta phải thừa nhận một số giả thiết sau đây: 1: áp suất tại thời điểm nào đó trên má phanh tỉ lệ thuận với biến dạng hớng kính của điểm đó khi phanh nghĩa là coi nh má phanh tuân theo định luật Huc. Điều này thừa nhận trong phạm vi biến dạng. 2:khi phanh trống phanh và guốc phanh không bị biến dạng mà chỉ có má phanh bị (tấm ma sát) biến dạng. Có lý do đó bởi vì tấm ma sát làm bằng vật liệu có độ cứng nhỏ hơn guốc phanh và trống phanh, hơn nữa guốc phanh và trống phanh thờng có gân tăng cứng. 3:Bề mặt làm việc của má phanh ép sát vào bề mặt của trống phanh 100%. 4:quy luật phân bố áp suất trên má phanh theo quy luật hình sin. áp suất tại một điểm nào đó đợc xác định theo công thức: q=q max .sin Trong đó : q:áp suất tại điểm cần tính. q max :áp suất cực đại trên má phanh. :góc ôm xác định vị trí điểm cần tính. I: xác định mô men phanh yêu cầu tại các cơ cấu phanh. Mô men phanh yêu cầu tại các cơ cấu phanh. Mômen phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần cực đại trong thời hạn cho phép. Với xe thiết kế các cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở các cơ cấu bánh xe thì momen phanh tính toán cần sinh ra ở cơ cấu phanh đợc tính theo công thức nh sau: - Momen phanh ở một cơ cấu phanh cầu trớc. Mp= bx r gb hgJ L Gb ) .max 1( 2 + (hớng dẫn thiết kế hệ thống phanh ôtô-máy kéo). (1) - Momen phanh ở một cơ cấu phanh cầu sau. Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 3 Đồ án tốt nghiệp Mp= bx r ag hgJ L Ga ) . .max 1( 2 (hdtkhtp ôtô-máy kéo). (2) Trong đó: + G-trọng lợng của ôtô khi đầy tải: G=93440(N). + L-chiều dài cơ sở của ôtô: L=3,8(m). + -hệ số bám của bánh xe với mặt đờng khi phanh. Khi thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 vì là xe của liên xô cũ hệ thống phanh không có ABS, là loại xe vận tải có vận tốc trung bình do đó ta chọn hệ số bám của xe là =0,6. Từ đó ta có J max = .g: Lấy g=10(m/s 2 ) nên ta có J max =6 m/s 2 . +r bx : bán kính làm việc của bánh xe. r bx = .R= .(B+d/2).25,4 mm (hdtktthtp). :hệ số biến dạng của lốp xe. Ta chọn =0,93: thay số vào ta có r bx =448 mm=0,448 m. + a,b,hg:tọa độ trọng tâm của xe khio đầy tải. a=2773 mm=2,773 m. b=1027 mm=1,027 m. hg=1,45 m. Thay các giá trị đã tính và tìm đợc vào công thức (1)và(2) ta sẽ đợc. Mp=6324 (Nm). Mp=6226 (Nm). II: kiểm nghiệp cơ cấu phanh guốc. Để tính toán thiết kế cải tiến phanh guốc, trớc hết ta phải tính toán các thông số cơ bản của cơ cấu phanh guốc nh góc xác định điểm đặt lực , bán kính của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh. 1: Tính góc xác định điểm đặt lực. là góc tạo bởi lực hớng tâm N với trục X-X, đợc xác định theo công thức: Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 4 Đồ án tốt nghiệp tg = 210 21 222 22 SinSin CosCos (hdtkhtp) (3) trong đó: 1 :Góc từ tâm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát. 0 :Góc ôm của tấm ma sát. 2 = 1 + 0 * Tính 1 cho cơ cấu phanh trớc Theo xe tham khảo ta có các thông số chọn đợc: 1 =20 0 0 =120 0 2 = 1 + 0 =20 0 +120 0 = 140 0 Thay các số tìm đợc vào công thức (3) ta có: tg 1 = 0,10185 vậy : 1 = arctg (0,10185) =5,82 0 * Tính 2 của cơ cấu phanh sau: Theo xe tham khảo ta có các thông số: 1 =25 0 0 =125 0 2 = 1 + 0 =25 0 +125 0 = 150 0 Thay các số tìm đợc vào công thức (3) ta có : tg 2 =0,0238. Vậy : 2 =arctg(0,0238) = 1,37 0 Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 5 Đồ án tốt nghiệp 2:Tính bán kính điểm đặt lực phanh. Bán kính là bán kính xác định điểm đặt lực tổng hợp R tác dụng lên guốc phanh theo công thức: 02100 2 21 sin)cos(2sin. )cos(cos2 + = t r (hdtkhtp) (4) Trong đó: r t :Bán kính tang trống. *Tính 1 cho cơ cấu phanh trớc: Các góc đặt má phanh đã xác định ở trên: 1 =20 0 0 =120 0 2 = 1 + 0 =20 0 +120 0 = 140 0 Theo xe tham khảo ta có: r t =210 (mm) =0,21 m. thay các thông số tìm đợc vào công thức (4) ta có: 1 =245,07 (mm) =0,245 m. *Tính 2 cho cơ cấu phanh sau: các góc đặt má phanh đã xác định ở trên: 1 =25 0 0 =125 0 2 = 1 + 0 =25 0 +125 0 = 150 0 Theo xe tham khảo ta có: r t =210(mm) = 0,21 m. thay các thông số tìm đợc vào ta có: 2 =248,25(mm) =0,248 m. 3.Bán kính r 0 . bán kính r 0 đợc xác định theo công thức: r 0 = 2 1 à à + = sin. (hdtktthtp) (5) Trong đó: à : Hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống. Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 6 Đồ án tốt nghiệp à đợc lấy bằng 0,3. : Bán kính đã xác định ở trên. : Góc tạo bởi lực R và R và đợc xác định nh sau: tg 3,0=== à N T vậy 0 7,16= * với cơ cấu phanh trớc. 11 ' = 12 ' =245,07(mm) =0,245 m. nên r 01 =r 02 thay các giá trị tìm đợc vào (5) ta có: r 0 =r 01 =r 02 =70,43 (mm). *với cơ cấu phanh sau. 11 " = 12 " =248,25 (mm) =0,248 m. Nh cơ cấu phanh trớc ta có: r 0 =r 01 =r 02 = 71,35 (mm). Từ các thông số cơ bản của cơ cấu phanh đã tìm đợc. Ta có đợc bảng sau: Bảng 2: thông số kết cấu cơ cấu phanh. Các thông số Cơ cấu phanh trớc Cơ cấu phanh sau Guốc trớc Guốc sau Guốc trớc Guốc sau (độ) 5,82 0 5,82 0 1,37 0 1,37 0 (m) 0,24507 0,24507 0,24825 0,24825 r 0 (m) 0,277043 0,277043 0,07135 0,07135 III- xác định lực cần thiết tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp họa đồ: Khi tính toán cơ cấu phanh, chúng ta cần xác định lực P tác dụng lên guốc phanh để đảm bảo sao cho tổng momen sinh ra ở guốc phanh trớc và guốc phanh sau bằng momen tính toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe. Khi đã chọn và tính toán đợc các thông số kết cấu ( 10021 ,,,, rr ) chúng ta tính đợc và bán kính nghĩa là xác định đợc hớng và điểm đặt lực hớng tâm N là thành phần lực của lực tổng hợp (gồm có N và lực tiếp tuyến T: R=N+T). Cả hai cơ cấu phanh trớc và phanh sau lực R tạo với lực N một góc và đợc xác định bằng công thức nh sau: tg = 3,0== à N T =16,7 0 Nh đã phân tích ở trên : Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 7 Đồ án tốt nghiệp Mp = Mp 1 + Mp 2 =(R 1 +R 2 ).r 0 Mp = Mp 1 + Mp 2 =(R 1 +R 2 ).r 0 Đờng kính vòng tròn cơ sở của cam ép là: d 0 = d 0 =12 (mm). Ta xác định các lực U; R;P bằng họa đồ lực. 1. Họa đồ cơ cấu phanh trớc: Nh đã phân tích ở trên ta có : Mp = (R 1 +R 2 ).r 0 Do đó cơ cấu phanh sử dụng cam ép nên: R 1 =R 2 = 0 '.2 ' r M P =44895 (N). Và lực cam ép P 1 và P 2 khác nhau. TA vẽ họa đồ lực phanh bằng cách vẽ đa giác lực cơ cấu phanh ta thấy mỗi guốc phanh có 3 lực tác dụng. - Guốc trớc: R 1 ,P 1 ,U 1 . - Guốc sau: R 2 ,P 2 ,U 2 . Vì biết trớc đợc R 1 ,R 2 ta có tỉ lệ xích. ).(99,897 50 44895 mm N == à Đo các giá trị trên họa đồ ta đợc các lực sau: + Lực đo cam tác dụng lên guốc phanh : P 1 =12994,6 N. P 2 =30454,7 N. Phản lực tại các chốt quay của guốc phanh: U 1 =33089 N. U 2 =16544 N. 2. Họa đồ phanh cơ cấu phanh sau: Tơng tự nh trên ta có: Mp=(R 1 +R 2 ).r 0 R 1 =R 2 = 9,43622 "2 " 0 = r pM N. Tỷ lệ xích: )(59,1090 40 9,43622 mm N == à Vẽ họa đồ lực ta đợc các giá trị cần tìm: +Lực do cam phanh tác dụng lên guốc phanh: P 1 =12010 N P 2 =30242 N Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 8 Đồ án tốt nghiệp +Phản lực tại các chốt quay của guốc phanh: U 1 =33089 N U 2 =16111 N Từ các thông số tìm đợc ta có bảng sau: Bảng 3: các giá trị lực tác dụng lên guốc phanh: Các thông số Cơ cấu phanh trớc Cơ cấu phanh sau Guốc trớc Guốc sau Guốc trớc Guốc sau P(N) 12994,6 30454,7 12010 30242 U(N) 33089 16544 33089 16544 R(N) 44895 44895 43622,9 43622,9 Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 9 §å ¸n tèt nghiÖp p 2 ' p 1 ' y 1 ' y 2 ' x 1 ' n 1 ' r 1 ' x 2 ' r 2 ' n 2 ' u 1 ' u 2 ' o 1 ' o 2 ' r 1 ' u 1 ' p 1 ' p 2 ' r 2 ' u 2 ' ho¹ ®å lùc phanh tr íc Ph¹m H÷u Thµnh- ¤t«- K44 C¶i tiÕn hÖ thèng phanh xe ZIN-130 10 [...]... thì thiết kế cải tiến hệ thống phanh nhằm nâng cao tính an toàn và mở rộng phạm vi hoạt động là cần thiết Để nâng cao tính an toàn cho xe khi chuyển động, hớng cải tiến tập trung vào việc thiết kế thêm một hệ thống phanh dự phòng Hệ thống này đợc đa vào nhằm mục đích thay thế hệ thống phanh chính khi hệ thống phanh nằy gặp sự cố.Mặc dù trên xe ZIN-130 đã có sẵn hệ thống phanh tay nhng việc thiết kế. .. kế thêm một hệ thống phanh tay dự phòng nữa là cần thiết vì hai hệ thống này làm việc độc lập với nhau Ta phân tích tính năng và tác dụng của hệ thống phanh tay trên xe ZIN-130 Hệ thống phanh tay của xe ZIN-130 đợc đặt ở đuôi trục thứ cấp của hộp số, có tác dụng là phanh xe lâu dài khi xe đứng yên trên đờng dốc hoặc có thể sử dụng phanh tay để phanh xe khi xe có vận tốc nhỏ do hệ thốnh phanh tay đặt... trên xe và tận dụng đợc tối đa cơ cấu phanh của xe Hệ thống phanh dự phòng đợc thiết kế riêng biệt với hệ thống phanh chính nên ta phải thiết kế thêm các cụm chi tiết sau: -van chia dòng đợc chia ra trong đó: +một dòng dùng cho hệ thống phanh dự phòng +một dòng dùng cho hệ thống phanh chính -van dự phòng -Đờng dẫn khí phanh dự phòng -Bầu phanh kép có hai khoang dùng riêng cho hệ thống phanh chính và hệ. .. K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 28 Đồ án tốt nghiệp trục thứ cấp của hệ thống truyền lực, khi phanh có nghĩa là hãm cứng không cho truyền động từ động cơ xuống bánh xe, vận tốc góc của bánh xe đột ngột bằng không do đó rất nguy hiểm khi ôtô đang ở vận tốc cao Khi tốc độ của ôtô đang lớn mà sử dụng phanh tay thì xe sẽ bị quay ngang Việc thiết kế hệ thống phanh dự phòng cho hệ thống phanh xe ZIN-130. .. hệ thống phanh dự phòng Tóm lại: Từ các phân tích trên ta sẽ tiến hành tính toán, thiết kế hệ thống phanh dự phòng nh sau - Cơ cấu phanh chung với hệ thống phanh chính -Dẫn động bằng khí nén.Khí nén từ bình khí đi qua van chia khí và qua van điều khiển hệ thống phanh dự phòng đến bầu phanh kép tác dụng lực lên cam quay sau đó thực hiện quá trình phanh xe Đây là sơ đồ dẫn động phanh sau khi đợc cải tiến: ... 10 11 Hình 8:sơ đồ dẫn động phanh xe ZIN-130 trớc cải tiến 1:máy nén khí; 2:van điều chỉnh áp xuất; 3,4:bình chứa khí nén; 5:van an toàn; 6:van phân phối đơn; 7,8:bầu phanh II chọn phơng án thiết kế Để thực hiện việc cải tiến hệ thống phanh ta đa ra các phơng án thiết kế để có thể lựa chọn đợc một phơng án tối u Nh đã trình bày ở mục đặt vấn đề là sẽ thiết kế một hệ thống phanh dự phòng chỉ còn lựa... phải đạt yêu cầu là khi hệ thống phanh chính gặp sự cố thì hệ thống phanh dự phòng phải đợc sử dụng ngay Điều kiện khí hậu Việt Nam nóng và ẩm, điều này sẽ gây cho các đờng ống khí bị h hỏng do đó việc thiết kế một hệ thống phanh dự phòng nhằm giải quyết vấn đề khi hệ thống phanh chính bị dò dỉ khí nén và đảm bảo độ an toàn khi chuyển động Ta nghiên cứu sơ đồ hệ thống phanh xe ZIN-130 đang đợc sử dụng... dồ dẫn động hệ thống phanh xe ZIN-130 sau khi đợc cải tiến 1: máy nén khí; 2:van hạn chế áp suất; 3:van chia khí; 4,5,8:bình chứa khí nén; 6,9:van an toàn; 10:van phanh tay; 7:tổng phanh chính Nguyên lý làm việc: Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 30 Đồ án tốt nghiệp Máy nén khí 1 đợc dẫn động từ động cơ sẽ bơm khí nén đến các bình chứa khí nén Khi sử dụng hệ thống phanh chính... x2'' họa đồ lực phanh sau Phạm Hữu Thành- Ôtô- K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 11 Đồ án tốt nghiệp IV .phanh êm dịu và ổn định của ôtô khi phanh (hiện tợng tự xiết) Phanh êm dịu và tính ổn định khi phanh phụ thuộc vào sự phân bố đều lực phanh ở bánh xe phải và trái khi các bánh xe không bị gài cứng, phụ thuộc vào sự ổn định của momen khi phanh Mp đối với cơ cấu phanh đã có, khi hệ số ma sát thay... nên hai hệ thống này làm việc độc lập với nhau Khi kéo van phanh tay, khí nén từ bình tích năng của bầu phanh kép đợc xả ra ngoài không khí và đòn dẫn động cam chuyển động thực hiện quá trình phanh xe Tổng phanh chính là loại van kép kiểu pittông do đó có thể điều khiển đợc cả hệ thống phanh xe và hệ thống phanh rơ moóc Dẫn động bằng khí nén đảm bảo chế độ phanh rơ moóc khác ôtô kéo, do đó phanh xe dợc . dụng xe thì việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh trên xe ZIN-130 là cần thiết. Để việc thiết kế cải tiến hệ thống phanh đợc hoàn chỉnh thì trớc hết ta phải tiến hành kiểm nghiệm hệ thống phanh. K44 Cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 1 Đồ án tốt nghiệp Hà Nội 5/2004 Sinh viên: Phạm Hữu Thành phần nội dung phần I: kiểm nghiệm hệ thống phanh Hệ thống phanh trên xe ZIN-130 là hệ thống. ôtô: L=3,8(m). + -hệ số bám của bánh xe với mặt đờng khi phanh. Khi thiết kế cải tiến hệ thống phanh xe ZIN-130 vì là xe của liên xô cũ hệ thống phanh không có ABS, là loại xe vận tải có vận