Tính toán thiết kế, hệ thống phanh, cho xe tải 5t tấn

MỤC LỤCMỞ ĐẦU2NHIỆM VỤ THIẾT KẾ TỐT NGHIỆP3CHƯƠNG 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH8I. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU……………...……………….…..81. Công dụng…………………………………………………………….…. 82. Phân loại…………………………………..………………………………83. Yêu cầu………………………………………………...………………….9II. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH………………..…………………..91. Cơ cấu phanh………………………………………..……………………101.1. Cơ cấu phanh tang trống…………………………..…………………101.1.1. Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, điều khiển guốc phanh bằng xi lanh thủy lực……………………………………………..………111.1.2. Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục…………….………...121.1.3. Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm………………………131.1.4. Cơ cấu phanh loại bơi…………………………………………...…141.1.5. Cơ cấu phanh tự cường hóa một chiều……………………….…...151.2. Cơ cấu phanh đĩa…………………………………………………..….161.3. Phanh dừng (phanh tay)…………………………………………..…..172. Dẫn động phanh……………………………………………………..……182.1. Dẫn động cơ khí……………………………………………………….182.2. Phanh dẫn động thủy lực……………………………..……………….192.2.1. Dẫn động phanh thủy lực 1 dòng………………..………………...202.2.2. Dẫn động phanh thủy lực 2 dòng………………..………………...212.3. Dẫn động phanh khí nén (phanh hơi)………………..………………..232.4. Dẫn động phanh liên hợp………………………………..……………253. Bộ trợ lực phanh…………………………………………..………………27CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ PHANH VÀ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH……………………………………….……..32I. GIỚI THIỆU VỀ XE VÀ HỆ THỐNG PHANH CỦA XE THAM KHẢO VEAM 437041268……………………………………………………………321. Các thông số cơ bản của xe VEAM 437041268…………..……………..322. Bố trí chung hệ thống phanh trên xe tham khảo………………..…………333. Lựa chọn phương án thiết kế phanh và hệ thống dẫn động phanh………35CHƯƠNG 3: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH…………...361. Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe………………..………..362. Tính toán cơ cấu phanh guốc bằng phương pháp họa đồ lực phanh…….…392.1. Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh guốc……………………………392.2. Các lực tác dụng lên guốc phanh………………………………………..412.3. Xây dựng họa đồ lực phanh………………………………………….….432.3.1. Cơ cấu phanh trước………………………………………………..…442.3.2. Cơ cấu phanh sau…………………………………………………….462.4. Xác định các kích thước má phanh……………………………………...472.4.1. Công ma sát riêng……………………………………………………472.4.2. Áp suất lên bề mặt má phanh……………..…………………………482.4.3. Tỷ số p……………………………………………………………….482.5. Kiểm tra hiện tượng tự xiết……………………………………………..49CHƯƠNG 4: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH……………………………………………………………….………..511. Máy nén khí…………………………………………………………………512. Van phân phối……………………………………………….………………523. Bầu phanh……………………………………………………………………564. Bộ điều hòa lực phanh………………………………………….……………585. Nguyên lý làm việc van phân phối..………………………………………..616. Van cấp xả nhanh……………………………………………………………647. Phanh dừng…………………………………………………………….…….65CHƯƠNG 5: QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHẾ TẠO CHI TIẾT THIẾT KẾ..………………………………………………….………..67I. PHÂN TÍCH…………………………………………………………………671. Chức năng làm việc của chi tiết……………………………………………672. Điều kiện làm việc của piston………………………………………………67II. PHƯƠNG PHÁP CHẾ TẠO PHÔI…………………………………………68III. CÁC NGUYÊN CÔNG CƠ BẢN…………………………………………681. Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất……………………………………682. Nguyên công 2: Khoan lỗ đường kính 6,5mm…………………………….713. Nguyên công 3: Kiểm tra…………………………………………………..72KẾT LUẬN……………………………………………………………………74TÀI LIỆU THAM KHẢO……………………………………………………75

Đồ án tốt nghiệp

Bộ môn Ô Tô và xe chuyên dụng- Viện cơ khí động lực

Đề tài:

Tớnh toỏn thiết kế hợ̀ thụ́ng phanh cho xe tải 5T tấn

Giảng Viên Hớng Dẫn : TS Hoàng Thăng Bình

Giảng Viên Duyệt : PGS Võ Văn Hờng

Sinh viên : Trần Hợp Thành

Mở Đầu

Tổng kết cho 5 năm học tập và rèn luyện tại trờng Đại học Bách Khoa Hà Nộingành Ô Tô, em – Trần Hợp Thành – nhận đồ án: “ Tính toán thiết kế hệ thống

phanh cho xe tải 5 Tấn” Đây là cơ hội để em áp dụng các kiến thức đã đợc học,

để tạo ra một sản phẩm hoàn thiện là hệ thống phanh khí nén cho xe tải 5 Tấn.Lần đầu tiên làm việc với khối lợng công việc khá lớn nhng em đã nhận đợc sựchỉ bảo và hớng dẫn tận tình của TS Hoàng Thăng Bình cũng nh các thày trong

bộ môn để hoàn thành tốt đồ án của mình

Tuy đã hết sức cố gắng nhng không thể tránh khỏi nhiều sai sót Em rất mongnhận đợc sự góp ý nhận xét để có thể hoàn thiện tốt bản đồ án này và cũng là bổsung và hoàn thiện kiến thức cho bản thân

Em xin dành lời cảm ơn chân thành và sâu sắc nhất đến toàn thể cán bộ của bộmôn, những ngời đã tận tình chỉ bảo và dìu dắt chúng em trong những năm thángdới mái trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Em xin chúc các Thày sức khỏe thậtdồi dào và công tác tốt

Hà Nội, 17/05/2012

Sinh Viên: Trần Hợp Thành

bộ giáo dục và đào tạo cộng hoà xã hội chủ nghĩa việt nam

trờng đại học bách khoa hà nội Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

Tớnh toỏn thiết kế hợ̀ thụ́ng phanh cho xe tải 5T tấn.

2.Các số liệu ban đầu:

Tham khảo xe VEAM 437041-268

3.Nội dung các phần thiết kế và tính toán:

• Tổng quan vờ̀ hợ̀ thụ́ng phanh

• Lựa chọn phương án thiờ́t kờ́ phanh và hợ̀ thụ́ng dõ̃n đụ̣ng phanh

• Tớnh toán thiờ́t kờ́ hợ̀ thụ́ng phanh

• Quy trình cụng nghợ̀ gia cụng chi tiờ́t điờ̉n hình

• Kờ́t luận

4 Các bản vẽ và đồ thị:

1) 01 bản A0: bụ́ trớ chung (tổng thờ̉ xe tham khảo và vị trớ hợ̀ thụ́ng phanh)2) 01 bản A0: sơ đụ̀ các phương án dõ̃n đụ̣ng phanh

3) 01 bản A0: họa đụ̀ lực phanh

4) 01 bản A0: cơ cṍu phanh

5) 01 bản A0: van phõn phụ́i và bụ̣ điờ̀u hòa lực phanh

6) 01 bản A0: bản vẽ bõ̀u phanh trươc và bõ̀u phanh tớch sau

7) 01 ban A0: bản vẽ chờ́ tạo mụ̣t sụ́ chi tiờ́t điờ̉n hình

8) 01 ban A0: bản vẽ quy trình gia cụng chi tiờ́t

5 Cán bộ hớng dẫn:

TS Hoàng Thăng Bình

6 Ngày giao nhiệm vụ thiết kế: …/02/2012

7 Ngày hoàn thành nhiệm vụ: …/ /2012 …

Ngày tháng năm 2012

chủ nhiệm bộ môn Cán bộ hớng dẫn thiết kế

(kí và ghi rõ họ tên) (ký và ghi tên họ tên)

Học sinh đã hoàn thành và nộp toàn bộ thiết kế cho bộ môn Ngày tháng năm 2012

(ký và ghi rõ họ tên)

MụC LụC

Mở ĐầU……… …… 2

Nhiệm vụ thiết kế tốt nghiệp……… 3

Chơng 1: Tổng quan về hệ thống phanh……… … 8

I Công dụng, phân loại, yêu cầu……… ……….… 8

1 Công dụng……….… 8

2 Phân loại……… ……… 8

3 Yêu cầu……… ……… 9

II Kết cấu của hệ thống phanh……… ……… 9

1 Cơ cấu phanh……… ……… 10

1.1 Cơ cấu phanh tang trống……… ……… 10

1.1.1 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, điều khiển guốc phanh bằng xi lanh thủy lực……… ……… 11

1.1.2 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục……….……… 12

1.1.3 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm……… 13

1.1.4 Cơ cấu phanh loại bơi……… … 14

1.1.5 Cơ cấu phanh tự cờng hóa một chiều……….… 15

1.2 Cơ cấu phanh đĩa……… … 16

1.3 Phanh dừng (phanh tay)……… … 17

2 Dẫn động phanh……… …… 18

2.1 Dẫn động cơ khí……… 18

2.2 Phanh dẫn động thủy lực……… ……… 19

2.2.1 Dẫn động phanh thủy lực 1 dòng……… ……… 20

2.2.2 Dẫn động phanh thủy lực 2 dòng……… ……… 21

2.3 Dẫn động phanh khí nén (phanh hơi)……… ……… 23

2.4 Dẫn động phanh liên hợp……… ……… 25

3 Bộ trợ lực phanh……… ……… 27

Chơng 2: Lựa chọn phơng án thiết kế phanh và hệ

thống dẫn động phanh……… …… 32

I Giới thiệu về xe và hệ thống phanh của xe tham khảo VEAM 437041-268……… 32

1 Các thông số cơ bản của xe VEAM 437041-268………… ……… 32

2 Bố trí chung hệ thống phanh trên xe tham khảo……… ………… 33

3 Lựa chọn phơng án thiết kế phanh và hệ thống dẫn động phanh……… 35

Chơng 3: Tính toán thiết kế hệ thống phanh………… 36

1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe……… ……… 36

2 Tính toán cơ cấu phanh guốc bằng phơng pháp họa đồ lực phanh…….… 39

2.1 Các thông số cơ bản của cơ cấu phanh guốc……… 39

2.2 Các lực tác dụng lên guốc phanh……… 41

2.3 Xây dựng họa đồ lực phanh……….… 43

2.3.1 Cơ cấu phanh trớc……… … 44

2.3.2 Cơ cấu phanh sau……… 46

2.4 Xác định các kích thớc má phanh……… 47

2.4.1 Công ma sát riêng……… 47

2.4.2 Áp suất lên bề mặt má phanh……… ……… 48

2.4.3 Tỷ số p……… 48

2.5 Kiểm tra hiện tợng tự xiết……… 49

Chơng 4 : Tính toán thiết kế hệ thống dẫn động phanh……… ……… 51

1 Máy nén khí……… 51

2 Van phân phối……….……… 52

3 Bầu phanh……… 56

4 Bộ điều hòa lực phanh……….……… 58

5 Nguyên lý làm việc van phân phối ……… 61

6 Van cấp xả nhanh……… 64

7 Phanh dừng……….…… 65

Chơng 5: Quy trình công nghệ gia công chế tạo chi tiết thiết kế ……… ……… 67

I Phân tích……… 67

1 Chức năng làm việc của chi tiết……… 67

2 Điều kiện làm việc của piston……… 67

II Phơng pháp chế tạo phôi……… 68

III Các Nguyên công cơ bản……… 68

1 Nguyên công 1: Phay mặt đầu thứ nhất……… 68

2 Nguyên công 2: Khoan lỗ đờng kính 6,5mm……… 71

3 Nguyên công 3: Kiểm tra……… 72

Kết luận……… 74

Tài liệu tham khảo……… 75

Chơng 1 Tổng quan về hệ thống phanh

I Công dụng, phân loại, yêu cầu

1 Công dụng

Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển động của ô tô hoặc làm giảm bớt tốc độ của ô tô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho ôtô dừng đợc trên đ-ờng có độ dốc nhất định, chất lợng của hệ thống phanh có ảnh hởng rất lớn tới tốc

độ chuyển động trung bình của ô tô Hệ thống phanh ô tô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an toàn tránh đợc những tai nạn xảy ra trên đờng

2 Phân loại

- Phân loại theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân và phanh tay

- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh ở trục truyền

động (sau hộp số)

- Phân theo kết cấu của cơ cấu phanh có: Phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa

- Phân theo phơng thức dẫn động có: dẫn động phanh bằng cơ khí, thủy lực, khí nén, hoặc liên hợp (cơ khí, thủy lực, khí nén,…), hệ thống phanh dẫn động có trợ lực

- Phân loại theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh:

Hệ thống phanh đợc hoàn thiện theo hớng nâng cao chất lợng điều khiển ô tô khi phanh, do vậy trang bị thêm các bộ điều chỉnh lực phanh:

+ Bộ điều chỉnh lực phanh( bộ điều hòa lực phanh)

+ Bộ chống hãm cứng bánh xe( hệ thống phanh có ABS).

Trên hệ thống phanh có ABS còn có thể bố trí các liên hợp điều chỉnh: hạn chế

tr-ợt quay, ổn định động học ô tô,… nhằm hoàn thiện khả năng cơ động, ổn định của ôtô khi không điều khiển phanh

3 Yêu cầu

Hệ thống phanh là một bộ phân quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng "an toànchủ động" vì vậy hệ thống phanh phải thoả mãn các yêu cầu sau đây:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trờng hợp đó là:

+ Quãng đờng phanh ngắn

+ Thời gian phanh ít nhất

+ Gia tốc chậm dần ổn định trong quá trình phanh

- Hoạt động êm dịu để đảm bảo sự ổn định của xe ôtô khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cờng độ lao động của ngời lái

- Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trờng hợp nguy hiểm

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sửdụng hoàn toàn trọng lợng bám khi phanh với mọi cờng độ

- Cơ cấu phanh không có hiện tợng tự xiết

- Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt

- Có hệ số ma sát cao và ổn định

- Giữ đợc tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanh sinh ra ở cơcấu phanh

- Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

- Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc và bảo dỡng

- Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trờng hợp

sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có h hỏng

II Kết cấu của hệ thống phanh

Trên ô tô thờng có các hệ thống phanh sau : phanh chính, phanh dừng và phanh dựphòng

Phanh chính phải là một hệ thống hoàn chỉnh, độc lập với các hệ thống phanhkhác Nó có nhiệm vụ giảm tốc độ hoặc dừng hẳn ô tô đang chuyển động khi cầnthiết Hệ thống phanh này đợc điều khiển bằng chân và thờng đợc dẫn động bằngkhí nén hoặc thủy lực

Phanh dừng có nhiệm vụ giữ cho ô tô ở trạng thái dừng trong thời gian dài, nó phải

có khả năng giữ cho ô tô đỗ đợc trên độ dốc nhất định (tùy theo tiêu chuẩn quy

định) Phanh dừng thờng đợc dẫn động bằng cơ khí, điều khiển bằng tay

Phanh dự phòng có nhiệm vụ thay thế tạm thời cho phanh chính khi hệ thốngphanh này bị sự cố trên đờng Phanh dự phòng và phanh dừng có thể sử dụng chungmột hệ thống

Ngoài ra trên một số loại ô tô thờng có bố trí hệ thống phanh bổ trợ, có tác dụnggiảm tốc độ ô tô ở các dốc dài mà không phải sử dụng tới phanh chính hoặc cácphanh khác Hệ thống phanh này có thể là phanh thủy lực, bố trí ở trục thứ cấp củahộp số hoặc phanh bằng động cơ với một van điều khiển đặt trên đờng xả khí của

Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bên trong đợc sửdụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh còn phải đảm bảo yêucầu sau, nh Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi điều kiện bên ngoài vàchế độ phanh thay đổi (nh tốc độ xe, số lần phanh, nhiệt độ môi trờng)

1.1 Cơ cấu phanh tang trống :

Cơ cấu phanh tang trống đợc phân loại theo phơng pháp bố trí và điều khiển cácguốc phanh thành các dạng :

- Guốc phanh đặt đối xứng qua đờng tâm trục

- Guốc phanh đặt đối xứng với tâm quay

- Guốc phanh đặt bơi

- Guốc phanh tự cờng hóa một chiều quay

- Guốc phanh tự cờng hóa hai chiều quay

1.1.1 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, điều khiển guốc phanh bằng xi lanh thủy lực

Hình 1.1: Cơ cấu phanh đối xứng qua trục điều khiển guốc phanh bằng

xi lanh thủy lực.

1: Cam lệch tâm 2: Chốt có vòng đệm lệch tâm

Với kết cấu nh trên hình 1.1, khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số củaguốc phanh giống nhau thi momen ma sát ở trên guốc phanh trớc lớn hơn của guốcphanh sau Sở dĩ nh vậy là vì mômen ma sát ở trên guốc phanh trớc có xu hớng cờnghoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xu hớng chống lại lực dẫn động khi xechuyển động lùi sẽ có hiện tợng ngợc lại

Cơ cấu phanh này đợc gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lần phanh khi xechuyển động tiến hay lùi, nên cờng độ hao mòn của tấm ma sát trớc lớn hơn tấm

ma sát sau rất nhiều Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm ma sát, khi sửa chữa cóthể thay thế cùng một lúc, ngời ta làm tấm ma sát trớc dài hơn tấm sau

Khe hở giữa các guốc phanh và trống phanh đợc điều chỉnh bằng cam lệch tâm còn

định tâm guốc phanh bằng chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định

1.1.2 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục

Hình 1.2: Kết cấu phanh xe ZIL-131

1: Cam quay 4: Trống phanh

Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấu trục vít,bánh vít nhằm thay đổi vị trí của Cam ép và chốt lệch tâm ở điểm đặt cố định

1.1.3 Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm

Hình 1.3: Kết cấu phanh xe UAZ-452

1.1.4 Cơ cấu phanh loại bơi

Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lên đầu trên và

đầu dới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển theo chiều ngang

và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát nên các guốc phanh bị cuốntheo chiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụng lên piston một lực và đẩyống xi lanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, với phơng án kết cấu này hiệu quảphanh khi tiến và khi lùi bằng nhau (Sơ đồ cơ cấu phanh này ở hình 1.4)

Hình 1.4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi

1: Xi lanh phanh 2: Lò xo Đặc điểm khác biệt của guốc phanh kết cấu bơi ở biên dạng điểm tỳ guốc phanhdạng tự lựa, khi làm việc giúp các má phanh mài mòn đều theo chiều dài guốcphanh

1.1.5 Cơ cấu phanh tự cờng hoá một chiều

Hình 1.5: Cơ cấu phanh xe GAZ

1: Lò xo 3: Lò xo

2: Xi lanh 4: ốc điều chỉnh

Theo kết cấu thì guốc phanh sau đợc tỳ vào chốt cố định và bản thân guốc phanhsau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trớc Lực dẫn động của guốcphanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trớc thông qua chốt kỳ trung gian, từ

điều kiện cân bằng theo phơng ngang các lực tác dụng lên guốc phanh trớc có thểxác định đợc lực tác dụng lên guốc trớc

Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốc phanh sau sẽlớn hơn guốc phanh trớc rất nhiều, khi xe lùi mômen phanh sẽ giảm đi nhiều Doguốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trớc nên tấm ma sát guốc phanh sau dàihơn tấm ma sát guốc phanh trớc

Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu ren trong chốt

tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này

1.2 Cơ cấu phanh loại đĩa.

Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trớc Xe VAZ-2101

1: Đĩa phanh 3 và7: Xi lanh bánh xe

- Thoát nhiệt tốt, khối lợng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn

- Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát

- Dễ dàng bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở của má phanh và đĩa phanh Cấu tạo đợc chia thành: loại có giá đỡ xi lanh cố định và loại có giá đỡ xi lanh di

động

Phanh đĩa có nhiều u điểm so với phanh guốc nh là: áp suất trên bề mặt ma sát củamá phanh giảm và phân bố đều, má phanh ít mòn và mòn đều hơn nên ít phải điềuchỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn, mômen phanh khi tiến cũng nh khi lùi đều nh

nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa là cân bằng có khả năng làm việc với khe hởnhỏ nên giảm đợc thời gian tác dụng phanh.

Nhợc điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ đợc sạch trên các bề mặt ma sát

1.3 Phanh dừng (phanh tay).

Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanh hay lắp ngaysau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí Hình 1.7 là hình vẽ của cơ cấu phanhdừng kiểu tang trống đợc lắp ngay sau trục thứ cấp của hộp số Phanh dừng tác

động lên guốc phanh bánh sau cơ cấu dẫn động bằng cơ khí và điều khiển bằng tay,cũng có loại dẫn động bằng khí nén và lò xo

Cơ cấu phanh có thể đợc bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sauhoặc bố trí riêng đặt trên trục ra của hộp số

Hình 1.7: Phanh tay kiểu tang trống

1: Má phanh 7: Vành rẻ quat

2: Tang trống 8: Ti

3: Chốt lệch tâm điều chỉnh khe hở phía dới 9: Cần

4: Trục thứ cấp hộp số 10: Răng rẻ quạt

5: Lò xo hồi vị 11: Tay hãm

6: Trục quả đào 12: Tay kéo phanh

2 Dẫn động phanh

2.1 Dẫn động cơ khí

Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp Dẫn

động cơ khí ít khi đợc dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh vì nó khó

đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe do độ cứng vững của các thanh dẫn

động phanh không nh nhau, khó đảm bảo sự phân bố lực phanh cần thiết giữa cáccơ cấu Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khí không sử dụng ở hệ thốngphanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng

Hình 1.8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp

1: Tay phanh 5: Trục 8,9: Dây cáp dẫn động phanh 2: Thanh dẫn 6: Thanh kéo 10: Giá

3: Con lăn dây cáp 7: Thanh cân bằng 11,13: Mâm phanh

4: Dây cáp 12: Xilanh phanh bánh xe

Nguyên lý làm việc :

Khi tác dụng một lực vào cần điều khiển 1 đợc truyền qua dây cáp dẫn đến đòncân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động đến các guốc phanh, vị trí của cầnphanh tay 1 đợc 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 làmviệc lâu dài

Nhợc điểm của loại dẫn động phanh cơ khí :

Hiệu suất truyền lực không cao, thời gian phanh lớn.

2.2.1 Dẫn động phanh thủy lực 1 dòng

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái tác dụng vào bàn đạp 1 một lực sẽ đẩy piston của xi lanh chính

2, do đó đều đợc ép và áp suất dầu tăng lên trong xi lanh và các đờng ống dẫn dầu 3chất lỏng với áp xuất lớn ở các xi lanh bánh xe sẽ thắng lực của lò xo và tiến hành

ép guốc vào trống phanh

Khi không phanh nữa ngời lái không tác dụng vào bàn đạp các lò xo hồi vị kéoguốc phanh vào vị trí cũ

Khi nhả bàn đạp phanh, dới tác dụng của các lò xo hồi vị các pit tông trở về vị tríban đầu Dầu từ xi lanh bánh xe đợc hồi về các khoang của xi lanh chính, kết thúcquá trình phanh.

Khi xẩy ra h hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch một cách tự do cho

đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy của xilanh, sau đó trongbuồng xilanh của dòng không h hỏng sẽ tạo nên áp suất làm việc khi đó xe vẫn đợcphanh nhng hiệu quả không cao ngời lái sẽ cảm thấy h hỏng của hệ thống vì hànhtrình bàn đạp tăng lên

3

5 4

2 6

II

I

Hình 1.10: Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng

I: Đờng ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe trớc

II: Đờng ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe sau

1: Bàn đạp 4,6: Van

2: Tổng phanh 5: Cơ cấu xy lanh bánh xe

3: Bộ phận chia dòng

a) Sơ đồ nguyên lý b) Cấu tạo của xy lanh

Hình 1.11: Xy lanh chính hai piston

Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng

a) Sơ đồ b) Cấu tạo

Hình 1.12: Bộ chia dòng

1: Piston 3: Đầu nối tới dòng trớc

2: Đầu nối tới dòng sau 4: Từ xy lanh chính tới

Khi phanh chất lỏng từ xilanh chính bị dồn đến khoang A gây lên lực tác dụng lêncác piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đến khi cân bằngvới áp suất trong khoang, khi xẩy ra h hỏng ở một dòng nào đó thì dòng còn lại vẫnlàm việc bình thờng song hiệu quả phanh của cả xe có giảm và ngời lái cũng nhậnbiết về phía hành trình bàn đạp tăng

2.3 Dẫn động phanh khí nén (Còn gọi là phanh hơi)

Dẫn động phanh khí nén đợc sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ trung bình, cỡ lớn

và đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh ngời ta sử dụng năng lợng của khínén, lực của ngời lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng van phanh do đó mà giảm

đợc sức lao động của ngời lái, tuỳ theo liên kết của xe rơ moóc mà dẫn động phanhkhí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng

Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:

Hình 1.13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi

1: Máy nén khí 4: Bầu phanh

2: Bình chứa 5: ống dẫn hơi

3: Van phân phối 6: Bàn đạp phanh

7: Đồng hồ kiểm tra áp suất

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mở cho khínén từ bình chứa khí nén 2 theo đờng ống tới bầu phanh 4 để tiến hành phanh Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khí nén với đờng ốngdẫn và mở đờng ống của bầu phanh thông với không khí bên ngoài, khí nén thoát rangoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh

Ưu điểm:

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo đợc lực phanh lớn

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc nh hệ thống treo loại khí

2.4 Dẫn động phanh liên hợp

Dẫn động phanh liên hợp là kết hợp giữa thuỷ lực và khí nén trong đó phần thuỷlực có kết cấu nhỏ gọn và trọng lợng nhỏ đồng thời bảo đảm cho độ nhậy của hệthống cao, phanh cùng 1 lúc đợc tất cả các bánh xe phần khí nén cho phép điềukhiển nhẹ nhàng và khả năng huy động, điều khiển phanh rơmoóc

Dẫn động phanh liên hợp thờng đợc áp dụng ở các loại xe vận tải cỡ lớn và ápdụng cho xe nhiều cầu nh: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320…

Nguyên lý làm việc:

Khi phanh ngời lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16 để mở vanphanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng van phanh vào cơcấu

Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/cm2) đẩypiston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suất cao nh các đờngống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh van bảo vệ 2 ngả có tác dụngtách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự động ngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng đểduy trì sự làm việc của dòng không hỏng

Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động là phần khínén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thì đợc chia làmhai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trớc và sau

Hình 1.14: Phanh khí nén thuỷ lực ôtô URAL-4320

1: Máy nén khí 2: Bộ điều chỉnh áp suất

3: Van bảo vệ 2 ngả 4: Van bảo vệ 1 ngả

5: Bình chứa khí nén 6: Phanh tay

7: Khoá điều khiển phanh rơ moóc 8: Van tách

9: Đầu nối 10: Đồng hồ áp suất

11: Tổng van phanh 12: Xy lanh thủy lực

13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh

15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh

Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.

- Kết hợp đợc nhiều u điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén, khắcphục đợc những nhợc điểm của từng loại khi làm việc độc lập

Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực.

- Kích thớc của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khănkhi bảo dỡng sửa chữa

- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làm việc chonên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấu dẫn động khínén.

- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và có rất nhiềucụm chi tiết đắt tiền

c-kế các bộ trợ lực cho hệ thống lái, ly hợp, hệ thống phanh cũng là cần thiết

Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực có trợ lực đợc thực hiện theo nhiều phơng án:

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực khí nén

- Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực trợ lực chân không

Dới đây xin giới thiệubộ trợ lực chân không

Tác dụng: Để giảm nhẹ lực của ngời lái

Yêu cầu: Khi hỏng cờng hoá thì hệ thống phanh phải làm việc bình thờng tuynhiên lực đạp có lớn hơn

- Đảm bảo nguyên tắc chép hình đạp ít thì hiệu quả phanh ít, đạp nhiều thì hiệu quảphanh tăng lên và dừng ở vị trí nào thì phanh ở vị trí đó

Hình 1.15: Giới thiệu kết cấu bộ cờng hoá chân không thuỷ lực dùng trên xe Fa3

-66 và FA3 - 53A

Hình 1.16 là sơ đồ nguyên lý của bộ cờng hoá chân không thuỷ lực

H×nh 1.15: KÕt cÊu bé cêng ho¸ ch©n kh«ng-thuû lùc

dïng trªn xe G¸t 66, G¸t 53 A

1: BÇu bé trî lùc phanh 2: §Üa mµng ng¨n

3: Mµng ng¨n bé trî lùc phanh 4: C¬ cÊu ®Èy cña piston

5: Lß xo cña mµng 6: Van ch©n kh«ng

7: Mµng cña tæng van phanh 8: Van kh«ng khÝ

9: N¾p cña th©n 10: Tæng van phanh

11: Lß xo cña tæng van phanh 12: Piston cña tæng van phanh

13: Van chuyÓn 14: Xy lanh thuû lùc phô

Hình 1.16: Sơ đồ nguyên lý làm việc

1: Bầu cờng hoá 2: Màng ngăn

4: Ty đẩy cờng hoá 5: Lò xo hồi vị màng

6: Van chân không 7: Lò xo van không khí

8: Van không khí 11: Lò xo van chân không

12: Màng tuỳ động 15: Van bi một chiều

16: Piston công tác 17: Ty đẩy van

23: Piston điều khiển

đẩy van (15) mở ra

Khi phanh ngời lái đạp vào bàn đạp phanh một lực cần thiết qua hệ thống đòn, đẩypiston ở xi lanh chính đi áp suất phía sau piston tăng lên khoảng 5KG/cm2 qua ốngdẫn lên xi lanh của bộ cờng hoá, áp suất này tác dụng lên pison (16) của bộ cờnghoá đẩy piston (16) sang phải khi đó ty đẩy (17) tách khỏi thành xi lanh làm chovan (15) đóng lại ngăn cách buồng trớc và sau của piston (16), tiếp tục đạp thì đẩytới xi lanh bánh xe, đồng thời áp suất dầu lớn đẩy piston điều khiển (23) đi làm chovan chân không (6) đóng lại, buồng C và D ngăn cách với nhau mà D lại thông vớibuồng A, buồng C thông với buồng B do đó 2 buồng A và B ngăn cách nhau, tiếptục đạp thì thông qua cần nối (6) và (8) làm cho van không khí (8) bắt đầu mởkhông khí từ ngoài qua bầu lọc gió vào buồng E, D và vào buồng A ở buồng A có

áp suất khí trời 1 KG/cm2, còn buồng B nối với họng hút động cơ có áp suất0.5KG/cm2 do đó tạo đợc lực cờng hoá thắng lò xo (5) đẩy piston (16) sang phải tạo

ra khoang trớc của piston (16) thêm áp lực mới làm cho dầu dồn về xi lanh bánh xe

đẩy các má phanh ra tiếp xúc với trống phanh để hãm bánh xe lại

Khi giữ nguyên bàn đạp ở một vị trí nào đó thì áp suất ở khoang bên trái của piston(16) không đổi nhng lúc này van không khí (8) vẫn đang mở, dẫn đến không khítiếp tục vào buồng A và tiếp tục đẩy màng và ty(4) đẩy piston (16) tăng lên làm cho

áp suất giảm đi điều này làm cho piston điều khiển (23) đi xuống làm cho vankhông khí (8) đóng lại, không khí không vào buồng A nữa làm cho piston (16)dừng lại van chân không (6) vẫn đóng vẫn tồn tại một lực cờng hoá

Khi ngời lái trực tiếp đạp bàn đạp, lực đạp tăng lên khi sự mất cân bằng lại diễn ra,

áp suất ở xi lanh cờng hoá tăng lên lại tác dụng lên piston điều khiển nâng màng(12) đi lên van không khí (6) lại mở ra và quá trình lại làm việc nh khi phanh

Khi nhả bàn đạp phanh lò xo ở bàn đạp kéo bàn đạp về vị trí cũ, lò xo ở xi lanhchính đẩy piston về vị trí cũ đầu hồi về xi lanh chính lò xo côn của bộ cờng hoá đẩypiston về vị trí cũ (bên trái) piston (23) đi xuống do áp suất giảm, van không khí (8)

đóng lại van chân không (6) đợc mở ra làm cho buồng A và buồng B thông nhau vàbằng áp suất của họng hút Qua ty đẩy (4) kéo piston (16) sang trái làm cho ty đẩy(17) tỳ vào đáy xy lanh, piston (16) chuyển động nữa thì mở van (15) lúc đó dầuhồi từ xi lanh bánh xe qua lỗ van (15) về xy lanh chính

Ch¬ng 2 Lùa chän ph¬ng ¸n thiÕt kÕ phanh

HÖ thèng phanh

trôc II B¶ng 2.1: C¸c th«ng sè c¬ b¶n cña xe VEAM 437041-268

2 Bè trÝ chung hÖ thèng phanh trªn xe tham kh¶o:

H×nh 2.2: Bè trÝ chung hÖ thèng phanh trªn xe tham kh¶o

a Nguån cung cÊp

b Côm ®iÒu khiÓn

7 Van ph©n phèi hai dßng

c C¬ cÊu chÊp hµnh

8 BÇu phanh vµ c¬ cÊu phanh tríc

9 BÇu phanh vµ c¬ cÊu phanh sau

- Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lợngkhí nén Do vậy khí nén phải đảm bảo khô, sạch, có áp suất ở mức an toànkhi làm việc.

- Phần dẫn động khí nén đợc chia dòng độc lập sau máy nén khí nhờ cụmvan chia và bảo vệ 4 Khí nén, sau làm việc, bị thải ra khí quyển do vậy cácbình chứa dự trữ khí nén 5,6 có thể tích lớn, giúp cho hệ thống cung cấp làmviệc ổn định lâu dài

- Van phân phối: là cơ cấu gắn liền với bàn đạp để điều khiển (cụm điềukhiển) đóng mở các dòng khí nén từ các bình chứa đến các bầu phanh bánh

xe khi phanh và thải khí trong các bầu phanh khi nhả phanh Ngoài ra vanphân phối cũng là cơ cấu tạo cảm giác, giúp ngời lái nhận biết mức độ làmviệc của cơ cấu phanh

- Bầu phanh: thực chất là một bộ xi lanh pit tông khí nén, đóng vai trò cơ cấuchấp hành của hệ thống điều khiển Bầu phanh có nhiệm vụ chuyển áp suấtkhí nén thành lực cơ học tác dụng lên cam để thực hiện quá trình phanhbánh xe

- Các đầu nối và đờng ống: có nhiệm vụ dẫn khí nén tới các cụm công tácliên quan theo sơ đồ bố trí dẫn dộng

Động cơ làm việc, dẫn động máy nén khí làm việc, khí nén đợc điều chỉnh ápsuất, lọc nớc, làm khô qua cụm chia đến các bình chứa khí nén 5 và 6 Khi ng-

ời lái đạp phanh khí nén qua van phân phối 2 dòng 7 đi đến cầu sau và tiếp đó

là cầu trớc

3 Lựa chọn phơng án thiết kế phanh và hệ thống dẫn động phanh

Ta chọn hệ thống phanh cho xe tải 5 tấn là hệ thống phanh dẫn động khí nén 2 dòng với cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục ở cả cầu trớc và cầu sau

giống với xe tham khảo

Phanh dừng sử dụng lò xo tích năng trong buồng tích năng của bầu phanh sau.

Với việc lựa chọn nh thế ta có thể nhận thấy các lợi thế sau:

- Đáp ứng đợc nhiệm vụ phanh xe, giảm tốc độ, dừng xe khi đỗ

- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo đợc lực phanh lớn

- Có khả năng cơ khí hoá quá trình điều khiển ô tô

- Có thể sử dụng không khí nén cho các bộ phận làm việc nh hệ thống treoloại khí

* Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén.

- Số lợng các cụm khá nhiều, kích thớc và trọng lợng của chúng khá lớn, giáthành cao

- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi ngời lái tác dụng vàobàn đạp khá lớn

Với khối lợng xe 5 tấn thì việc bố trí hệ thống phanh dẫn động khí nén là hợp lý,

đủ không gian để bố trí các cơ cấu, các cụm, nên nhợc điểm coi nh không đáng kể

Chơng 3 Tính toán thiết kế hệ thống phanh

1 Xác định mô men phanh cần thiết tại các bánh xe

Lực phanh tại bánh xe đạt đợc giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trợt lết, trong

quá trình trợt mô men phanh không tăng đợc nữa mà thậm chí còn có xu hớnggiảm Vì vậy, ngời ta thờng tính toán mô men phanh cần thiết tại các bánh xe saocho tận dụng đợc tối đa khả năng bám của bánh xe Với lập luận nh vậy, tổng lựcphanh tại tất cả các bánh xe của ô tô đợc tính nh sau:

=

Trong đó: = φ.G là lực bám giữa bánh xe và đờng

Với:

φ là hệ số bám đợc coi là nh nhau tại các bánh xe

Hệ số bám của mặt đờng theo giáo trình của LT ôtô máy kéo (I)

Mô men phanh cần có trên cầu trớc: = φ

Mô men phanh trên cầu sau: = φ

Trong đó, và là trọng lợng phân bố lên các cầu trớc và sau khi phanh

Trong quá trình phanh xuất hiện lực quán tính hớng về phía trớc nên trọng lợng tácdụng lên cầu trớc tăng lên so với trọng lợng tĩnh, ngợc lại trọng lợng phân bố lêncầu sau lúc này lại nhỏ hơn trọng lợng tĩnh, nghĩa là:

> và >

Với và là trọng lợng tĩnh trên cầu trớc và cầu sau ô tô

Để tính toán và ta xét sơ đồ các lực tác dụng trong quá trình phanh nh thể hiệntrên hình 3.1: