Thắng (phương ngữ miền Nam) hay phanh (phương ngữ miền Bắc, từ tiếng Pháp frein) là một thiết bị cơ học làm giảm chuyển động. Cách gọi khác là Hãm hay bộ giảm tốc. Bộ phận có tác dụng ngược với thắng là bộ ly hợp.1Hầu hết những loại thắng dùng ma sát để chuyển động năng thành nhiệt năng mặc dù có những phương pháp chuyển đổi năng lượng khác cũng được dùng. Chẳng hạn thắng hoàn nhiệt chuyển đổi năng lượng sang điện năng được tích trữ để dùng sau này. Những phương pháp khác chuyển đổi động năng thành thế năng dưới dạng khí ép hoặc dầu ép. Bộ hãm dùng dòng Foucault dùng từ trường để chuyển động năng thành dòng điện trong đĩa thắng rổi chuyển thành nhiệt. Cũng có những phương pháp thắng khác như chuyển động năng thành nhiều dạng năng lượng khác như dùng năng lượng này để làm quay bánh trớn.Bộ thắng hoạt động bằng cách tạo ma sát với trục quay hoặc bánh nhưng cũng có thể bằng cách khác như dùng tác dụng chuyển động của chất lỏng. Nhiều phương tiện sử dụng sự kết hợp giữa nhiều nguyên lý thắng chẳng hạn như giảm tốc xe đua hoặc máy bay bằng cả thắng bánh và dù cản gió để lợi dụng sức cản của không khí khi hạ cánh.
Trang 1MỤC LỤ
LỜI NÓI ĐẦU
CHƯƠNG I 4
TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 4
I CÔNG DỤNG PHÂN LOẠI YÊU CẦU 4
1 Công dụng 4
2 Phân loại 5
3 Yêu cầu 5
II KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH 5
1 Cơ cấu phanh 6
2 Dẫn động phanh 13
CHƯƠNG II 23
TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH 23
I GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO (HUYNDAI 11 TẤN) VÀ LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 23
1 Các thông số cơ bản về xe Huyndai 23
2 Giới thiệu về hệ thống phanh xe huyndai 11 tấn 25
2.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai 11 tấn 25
2.2 Máy nén khí 26
2.3 Bộ điều chỉnh áp suất 27
2.4 Van an toàn 27
2.5 Cơ cấu phanh 29
3 Lựa chọn phương án thiết kế 29
Trang 23.1 Đặt vấn đề 29
3.2 Phương án thiết kế 31
II TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH 32
1.Xác định mômen sinh ra ở các cơ cấu phanh 32
2 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ 34 3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết 40
4 Xác định các kích thước má phanh 41
5 Tính bền một số chi tiết 42
III.TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH 54
1.Tính toán dẫn động phần thủy lực 54
2 Tính toán dẫn động phần khí nén 58
CHƯƠNG III 71
QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG CHẾ TẠO 71
CHI TIẾT THIẾT KẾ 71
I PHÂN TÍCH 71
1 Chức năng làm việc của chi tiết 72
2 Điều kiện làm việc của piston 72
III CÁC NGUYÊN CÔNG CƠ BẢN 72
1 Nguyên công 1: Phay mặt đầu mặt đầu thứ nhất 72
2 Nguyên công 2: Khoan lỗ Ф15 và Ф10 75
3 Nguyên công 3: Tiện bề mặt làm việc của piston màng 77
4 Nguyên công 4: kiểm tra 79
Trang 3CHƯƠNG IV 81
HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH 81
I HƯỚNG DẪN SỬ DỤNG 81
1 Khi xe chưa nổ máy 81
2 Khi xe nổ máy 81
3 Khi xe đang chạy trên đường 82
4 Chú ý khi sử dụng hệ thống phanh 82
II ĐIỀU CHỈNH HỆ THỐNG PHANH 83
1 Điều chỉnh phanh dừng 83
2 Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp 83
3 Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của phanh công tác 83
4 Xả không khí (xả air) trong hệ thống dẫn động bằng thuỷ lực 84
III NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG PHANH TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG 84
1 Bàn đạp phanh bị hẫng do các nguyên nhân chính sau đây 84
2 Phanh ăn đột ngột 86
3 Phanh bị dính dầu 87
4 Phanh bị ướt 87
5 Má phanh bị mòn nhiều 88
6 Các bề mặt má phanh không ép hết vào trống phanh 88
7 Phanh không tác dụng hay không làm việc ở một bánh xe 88
Trang 48 Có tiếng kêu trong trống phanh 89
9 Mức dầu phanh bị giảm liên tục 90
10 Phanh xiết (bó phanh) do 90
KẾT LUẬN TÀI LI U THAM KH O ỆU THAM KHẢO ẢO
Trang 5CHƯƠNG I 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 Ôtô hoặclàm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ choôtô dừng được trên đường có độ dốc nhất định, chất lượng của hệ thốngphanh có ảnh hưởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô Hệthống hãm ôtô sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh đượcnhững tai nạn xẩy ra trên đường
2 Phân loại
- Phân theo tính chất điều khiển chia ra: Phanh chân và phanh tay
- Phân theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: Phanh ở bánh xe và phanh
Hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng của ôtô đảm nhận chức năng
"an toàn chủ 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 trường hợplà:
- Quãng đường 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
Trang 6+ Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động của người lái.
+ Có độ nhậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm.+ Đảm bảo việc phân bố Mômen phanh trên các bánh xe phải tuân theonguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ.+ Cơ cấu phanh không có hiện tượng tự xiết
+ Cơ cấu phanh phải có khả năng thoát nhiệt tốt
+ Có hệ số ma sát cao và ổn định
+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp phanh và lực phanhsinh ra ở cơ cấu 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 dưỡng
II KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH
Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanhchính thường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh phụthường là phanh tay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp củahộp số hoặc bố trí ở các bánh xe
Việc dùng cả hai phanh chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtô khichuyển động và khi dừng hẳn, hệ thống phanh có 2 phần cơ bản đó là cơ cấuphanh và dẫn động phanh
1 Cơ cấu phanh
Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra Mômen phanh cần thiết và nâng caotính ổn định trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làmgiảm tốc độ góc của bánh xe ôtô
Ngày nay, cơ cấu phanh loại tang trống với các guốc phanh bố trí bêntrong được sử dụng rộng rãi Ngoài những yêu cầu chung, cơ cấu phanh cònphải đảm bảo yêu cầu sau, như Mômen phanh phải lớn, luôn luôn ổn định khi
Trang 7điều kiện bên ngoài và chế độ phanh thay đổi (như tốc độ xe, số lần phanh,nhiệt độ môi trường).
1.1 Cơ cấu phanh guốc
1.1.1 Cơ cấu phanh guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía các lực dẫn động bằng nhau.
Hình 1.1: Cơ cấu phanh bánh trước xe GAZ-53A1: Cam lệch tâm 2: Chốt có vòng đệm lệch tâm
Với các bố trí như vậy khi các lực dẫn động bằng nhau, các tham số củaguốc phanh giống nhau thì Momen ma sát ở trên guốc phanh trước lớn hơncủa guốc phanh sau Sở dĩ như vậy là vì Mômen ma sát ở trên guốc phanhtrước có xu hướng cường hoá cho lực dẫn động, còn ở phía phanh sau có xu
Trang 8hướng chống lại lực dẫn động khi xe chuyển động lùi sẽ có hiện tượng ngượclại.
Cơ cấu phanh này được gọi là cơ cấu phanh không cân bằng với số lầnphanh khi xe chuyển động tiến hay lùi, nên cường độ hao mòn của tấm ma sáttrước lớn hơn tấm ma sát sau rất nhiều Để cân bằng sự hao mòn của hai tấm
ma sát, khi sửa chữa có thể thay thế cùng một lúc, người ta làm tấm ma sáttrước dài hơn tấm sau Kết cấu của loại cơ cấu phanh này ở (hình 1) khe hởgiữa các guốc phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cam lệch tâm cònđịnh tâm guốc phanh bằng chốt có vòng đệm lệch tâm ở điểm cố định
1.1.2 Cơ cấu phanh guốc có điểm cố định riêng rẽ về một phía và các guốc phanh có dịch chuyển gốc như nhau:
Hình 1.2:Kết cấu phanh xe
Cơ cấu phanh này (hình 1.2) có Mômen ma sát sinh ra ở các guốc phanh
là bằng nhau Trị số Mômen không thay đổi khi xe chuyển động lùi, cơ cấuphanh này có cường độ ma sát ở các tấm ma sát như nhau và được gọi là cơ
Trang 9cấu phanh cân bằng, kết cấu cụ thể loại cơ cấu này thể hiện ở (hình 2) doprofin của cam ép đối xứng nên các guốc phanh có dị chuyển góc như nhau.
Để điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh có bố trí cơ cấutrục 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 guốc có điểm đặt cố định riêng rẽ về hai phía và lực dẫn động bằng nhau:
Hình 1.3: Kết cấuphanh xe UAZ-452
1: Xy lanh3: Cam lệch tâm2: ốc xả khí4: ốc xả khí5: Chốt cố định
Cơ cấu phanh này thuộc loại cân bằng, cường độ hao mòn của các tấm
ma sát giống nhau vì thế độ làm việc của hai guốc phanh như nhau khi xechuyển động lùi, mômen phanh giảm xuống khá nhiều do đó hiệu quả phanhkhi tiến và lùi rất khác nhau
Cơ cấu điều chỉnh khe hở giữa trống phanh và guốc phanh là cam lệchtâm và chốt lệch tâm
1.1.4 Cơ cấu phanh loại bơi:
Cơ cấu phanh này dùng hai xilanh làm việc tác dụng lực dẫn động lênđầu trên và đầu dưới của guốc phanh, khi phanh các guốc phanh dịch chuyển
Trang 10theo chiều ngang và ép má phanh sát vào trống phanh Nhờ sự ma sát nên cácguốc phanh bị cuốn theo chiều của trống phanh mỗi guốc phanh sẽ tác dụnglên piston một lực và đẩy ống xi lanh làm việc tỳ sát vào điểm cố định, vớiphương án kết cấu này hiệu quả phanh khi tiến và khi lùi bằng nhau (Sơ đồ
cơ cấu phanh này ở hình 4)
Hình 1.4: Sơ đồ và kết cấu phanh hơi1: Xi lanh phanh 2: Lò xo
1.1.5 Cơ cấu phanh tự cường hoá
Trang 11Hình 1.5: Cơ cấu phanh xe GAZ1: Lò xo 3: Lò xo2: Xi lanh 4: ốc điều chỉnh
Theo kết cấu thì guốc phanh sau được tỳ vào chốt cố định và bản thânguốc phanh sau lại đóng vai trò là chốt chặn của guốc phanh trước Lực dẫnđộng của guốc phanh sau là lực dẫn động của guốc phanh trước thông quachốt kỳ trung gian, từ điều kiện cân bằng theo phương ngang các lực tác dụnglên guốc phanh trước có thể xác định được lực tác dụng lên guốc trước
Cơ cấu phanh này thuộc loại không cân bằng, sự hao mòn của guốcphanh sau sẽ lớn hơn guốc phanh trước rất nhiều, khi xe lùi Mômen phanh
Mp sẽ giảm đi nhiều Do guốc phanh sau mòn nhiều hơn guốc phanh trướcnên tấm ma sát gốc phanh sau dài hơn tấm ma sát guốc phanh trước
Điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và trống phanh bằng các cơ cấu rentrong chốt tỳ trung gian làm thay đổi chiều dài của chốt này
1.2 Cơ cấu phanh loại đĩa
Trang 12Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa bánh trước Xe VAZ-2101
Phanh đĩa ngày càng được sử dụng nhiều trên ôtô, có hai loại phanh đĩa:Loại đĩa quay và loại vỏ quay, phanh đĩa có nhiều ưu điểm so với phanh guốc
áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh giảm và phân bố đều, má phanh ítmòn và mòn đều hơn nên ít phải điều chỉnh, điều kiện làm mát tốt hơn,mômen phanh khi tiến cũng như khi lùi đều như nhau, lực chiều trục tác dụnglên đĩa là cân bằng có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm được thờigian tác dụng phanh
Nhược điểm của cơ cấu phanh đĩa là khó giữ được sạch trên các bề mặt
ma sát
Trên hình 1.6, là kết cấu phanh đĩa loại hở, đĩa phanh 1 nằm giữa hai tấm
ma sát 2 và 5 khi phanh, áp lực dầu trong các xi lanh 3 và 6 tăng lên, đẩy cácpiston 4 và 7 ép tấm ma sát vào đĩa
Trang 131.3 Phanh dừng (phanh tay)
Hinh 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 dưới 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
Phanh dừng hay còn gọi là phanh tay có thể lắp trên các cơ cấu phanhhay lắp ngay sau hộp số, dẫn động chủ yếu bằng cơ khí Hình 1.7 là hình vẽcủa cơ cấu phanh dừng kiểu tang trống được lắp ngay sau trục thứ cấp củahộp 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
2 Dẫn động phanh
2.1 Dẫn động cơ khí
Trang 14Dẫn động phanh cơ khí gồm hệ thống các thanh, các đòn bẩy và dây cáp.Dẫn động cơ khí ít khi được dùng để điều khiển đồng thời nhiều cơ cấu phanh
vì nó
Khó đảm bảo phanh đồng thời tất cả các bánh xe vì độ cứng vững củacác thanh dẫn động phanh không như nhau, khó đảm bảo sự phân bố lựcphanh cần thiết giữa các cơ cấu Do những đặc điểm trên nên dẫn động cơ khíkhông sử dụng ở hệ thống phanh chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanhdừng
Hình 1.8: Cơ cấu dẫn động cơ khí bằng dây cáp
1: Tay phanh 5: Trục 8,9: Dây cáp dẫn độngphanh
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 đượctruyền qua dây cáp dẫn đến đòn cân bằng 7 có tác dụng chia đều lực dẫn động
Trang 15đến các guốc phanh, vị trí của cần phanh tay 1 được định vị bằng cá hãm trênthanh răng 2.
* Ưu điểm của dẫn đông phanh cơ khí có độ tin cậy làm việc cao, độcứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc lâu dài
* Nhược điểm của loại dẫn động phanh cơ khí là hiệu suất truyền lựckhông cao, thời gian phanh lớn
- Có thể phân bố lực phanh giữa các bánh xe hoặc giữa các guốc phanhtheo đúng yêu cầu thiết kế
- Có hiệu suất cao
- Độ nhậy tốt
- Kết cấu đơn giản
- Có khả năng dùng trên nhiều loại ô tô khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơcấu phanh
Nhược điểm:
- Không thể tạo được tỷ số truyền lớn, vì thế phanh đầu không có cườnghoá chỉ dùng ô tô có trọng lượng toàn bộ nhỏ
- Lực tác dụng lên bàn đạp lớn
Trang 16- Đối với dẫn động phanh 1 dòng khi có chỗ nào bị rò (chảy dầu) thì tất
cả hệ thống phanh đều không làm việc, để khắc phục khuyết điểm này người
ta dùng loại dẫn động hai dòng, loại này cơ ưu điểm là khi 1 dòng bị hỏng thìdòng còn lại vẫn làm việc bình thường tuy nhiên hiệu quả phanh có giảm,đảm bảo an toàn khi chuyển động
* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 1 dòng
Khi không phanh nữa người lái không tác dụng vào bàn đạp các lò xohồi vị của bàn đạp, của piston làm cho piston trở về vị trí cũ, lò xo hồi vị kéoguốc phanh vào vị trí cũ
Trang 17* Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng:
1
3
5
4 2
6
II
I
Hình 1.10: Sơ đồ dẫn động phanh thuỷ lực 2 dòng
I: Đường ống dẫn dầu phanh đén các bánh xe trước
II: Đường 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
+ Xi lanh chính hai piston
a) Sơ đồ nguyên lý b) Cấu tạo cua xy lanh
Trang 18Hình 1.11: Xy lanh chinh hai piston
Cấu tạo: Cơ cấu gồm có piston chính 1 được nối với bàn đạp, và pistontrung gian 2 được đặt tự do ở phía giữa của xilanh, piston 2 chia không gianxilanh thành hai khoang riêng biệt để nối với các dòng dẫn động phanh, mỗidòng được cung cấp dầu bởi 1 bầu chứa riêng
Nguyên lý làm việc: Khi phanh người lái đạp vào bàn đạp làm cho pistonchính 1 sẽ dịch chuyển về phía trái tạo nên áp suất cao ở khoang I, qua pistontrung gian 2 tạo nên áp suất cao ở khoang II
Khi xẩy ra hư hỏng ở một dòng nào đó thì piston sẽ chuyển dịch mộtcách tự do cho đến khi chạm vào piston trung gian hoặc chạm vào đáy củaxilanh, sau đó trong buồng xilanh của dòng không hư hỏng sẽ tạo nên áp suấtlàm việc khi đó xe vẫn được phanh nhưng hiệu quả không cao người lái sẽcảm thấy hư hỏng của hệ thống vì hành trình bàn đạp tăng lên
+ Bộ chia dòng: Dùng để phân tách hoạt động của hai dòng
a) Sơ đồ b) Cấu tạo
Hình 12: Bộ chia
1: Piston 3: Đầu nối tới dòng trước
Trang 192: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 tácdụng lên các piston 1 và trong dòng I và II áp suất làm việc tăng lên cho đếnkhi cân bằng với áp suất trong khoang, khi xẩy ra hư hỏng ở một phớt nào đóthì còn thứ II vẫn làm việc bình thường song hiệu quả phanh của cả xe cógiảm và người lái cũng nhận biết về phía hành trình bàn đạp tăng
2.3 Dẫn động phanh khí nén
Dẫn động phanh khí nén được sử dụng nhiều trên ô tô vận tải cỡ lớn vàtrung bình, đặc biệt lớn Để dẫn động các cơ cấu phanh người ta sử dụng nănglượng của khí nén, lực của người lái tác dụng lên bàn đạp chỉ để mở tổng vanphanh do đó mà giảm được sức lao động của người lái, tuỳ theo liên kết của
xe rơ moóc mà dẫn động phanh khí nén có thể là một dòng hoặc 2 dòng
* Dẫn động phanh khí nén 1 dòng:
Hình 13: Sơ đồ cấu tạo của phanh hơi
1: Máy nén khí 4: Bầu phanh
Trang 202: Bình chứa 5: ống dẫn hơi
3: Van phân phối 6: Bàn đạp phanh 7: Đồng hồ kiểm tra ápsuất
Nguyên lý:
Khi phanh người lái tác dụng lên bàn đạp 6 qua dẫn động tổng van 3 mởcho khí nén từ bình chứa khí nén 2 theo đường ống tới đầu phanh 4 để tiếnhành phanh Khi thả bàn đạp, tổng van phanh ngắt liên hệ giữa bình chứa khínén với đường ống dẫn và mở đường ống của bầu phanh thông với không khíbên ngoài, khí nén thoát ra ngoài và guốc phanh nhả ra khỏi trống phanh
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén nói chung
- Điều khiển nhẹ nhàng, kết cấu đơn giản, tạo được 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 như hệ thốngtreo loại khí
* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén
- Số lượng các cụm khá nhiều, kích thước và trọng lượng của chúng khálớn, giá thành cao
- Thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái tác dụngvào bàn đạp khá lớn
Trang 21Dẫn động phanh liên hợp thường được áp dụng ở các loại xe vận tải cỡlớn và áp dụng cho xe nhiều cầu như: Xe URAL, 375 D, URAL - 4320….
Hình 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 khí nén
13: Cơ cấu xy lanh piston bánh xe 14: Đầu nối phân nhánh
15: Xy lanh cung cấp nhiên liệu 16: Bàn đạp phanh
* Nguyên lý làm việc:
Khi phanh người lái điều khiển tác động một lực vào bàn đạp phanh 16
để mở van phanh lúc này khí nén từ bình chứa 5 đi vào hệ thống qua tổng vanphanh vào cơ cấu
Trang 22Piston xi lanh khí, lực tác động của dòng khí có áp suất cao (8 dến 10kg/cm2) đẩy piston thuỷ lực tạo cho dầu phanh trong xi lanh thuỷ lực có áp suấtcao như các đường ống đi vào xi lanh bánh xe thực hiện quá trình phanh vanbảo vệ 2 ngả có tác dụng tách dòng khí thành hai dòng riêng biệt và tự độngngắt 1 dòng khí nào đó bị hỏng để duy trì sự làm việc của dòng không hỏng.Trong hệ thống phanh dẫn động khí nén - thuỷ lực thì cơ cấu dẫn động làphần khí nén và cơ cấu chấp hành là phần thuỷ lực, trong cơ cấu thuỷ lực thìđược chia làm hai dòng riêng biệt để điều khiển các bánh xe trước và sau.
* Ưu điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực
- Kết hợp được nhiều ưu điểm của 2 loại hệ thống phanh thuỷ lực và khínén, khắc phục được những nhược điểm của từng loại khi làm việc độc lập
* Nhược điểm của hệ thống phanh khí nén - thuỷ lực
- Kích thước của hệ thống phanh liên hợp là rất cồng kềnh và phức tạp, rất khó khăn khi bảo dưỡng sửa chữa
- Khi phần dẫn động khí nén bị hỏng thì dẫn đến cả hệ thống ngừng làmviệc cho nên trong hệ thống phanh liên hợp ta cần chú ý đặc biệt tới cơ cấudẫn động khí nén
- Khi sử dụng hệ thống phanh liên hợp thì giá thành cũng rất cao và córất nhiều cụm chi tiết đắt tiền
Trang 23CHƯƠNG II TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH
I GIỚI THIỆU VỀ XE THAM KHẢO ( HYUNDAI 11 TẤN) VÀ
LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ
1 Các thông s c b n v xe hyundai ố cơ bản về xe hyundai ơ bản về xe hyundai ản về xe hyundai ề xe hyundai
Xe Hyundai 11 tấn là loại xe tải do hãng Hyundai của Hàn Quốc sảnxuất Đây là loại xe được dùng để chuyên chở các vật liệu và các phụ kiện cókích thước lớn nhằm phục vụ các công trình xây dựng và các nơi có khônggian vừa và lớn Xe có công suất lớn, độ bền và độ tin cậy cao, kết cấu cứngvững gồm nhiều thiết bị hiện đại được trang bị trên xe và đảm bảo an toàn chongười sử dụng trong các điều kiện đường sá, khí hậu có phần khắc nghiệt.Với đề tài được giao là nghiên cứu và tính toán thiết kế hệ thống phanhdùng cho xe tải loại 11 tấn dựa trên cơ sở là xe Hyundai do hãng Hyundai củaHàn Quốc sản xuất
Trang 2411 10
9 8
7 6
5 4 3
2
Hình 2.1: Sơ đồ bố trí chung xe Huyndai-11 tấn
Thông số cơ bản về xe Hyundai 11 tấn
Trang 25- Phanh tay loại Dẫn động liên hợp
- Kiểu động cơ: Động cơ diegen, 4 kỳ, phun nhiên liệu trực tiếp
- Mômen xoắn lớn nhất 11KGm/1400v/p
2 Giới thiệu về hệ thống phanh xe hyundai 11 tấn
2.1 Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai 11 tấn
8
12
8 10
nh 2.2: Sơ đồ bố trí chung của hệ thống phanh xe Huyndai
1: Van phanh tay 12: Cơ cấu phanh cầu sau
2: Cơ cấu phanh bánh xe 13: Công tắc đèn báo dầu
3: Máy nén khí 14: Bình chứa dầu
4: Bình lọc hơi nước 15: Xi lanh khí nén thuỷ lực
Trang 26Khi phanh, van bình chứa khí nén mở và khí nén từ bình chứa đến mởvan ở các bầu phanh chính của các cầu để cho dòng khí từ bình chứa tới éppitong màng trong bầu phanh chính đẩy pitong dầu trong bầu phanh chính vàđưa dầu tới các xy lanh bánh xe và thực hiện quá trình phanh.
Khi không phanh thì nhờ các lực lò xo hồi vị kéo các guốc phanh lại vàdầu hồi về bình dầu lúc này khí nén không hồi về bình chứa mà thông với khíquyển và áp suất trong buồng phanh giảm, lò xo hồi vị trong bầu phanh đẩypitong màng dịch chuyển về vị trí ban đầu và dừng quá trình phanh
2.2 Máy nén khí
Máy nén khí là để tạo một lượng khí nén dự trữ cố định ở các ôtô dùng
hệ thống phanh hơi và phanh liên hợp
* 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 dẫnđộng
Trang 272.3 Bộ điều chỉnh áp suất
Hình 2.3: Bộ điều chỉnh áp suất
Bộ điều chỉnh áp suất đặt trên khối xylanh của máy nén khí, nó có tácdụng giữ nguyên áp suất khí nén trong một giới hạn nhất định là trong khoảng(0,6 - 0,77Mpa) Áp suất này bảo đảm cho luồng khí nén từ các bình chứa vàocác bầu phanh với tốc độ giới hạn không đổi và với lưu lượng trong một giâylớn nhất do vậy bảo đảm được thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh làngắn nhất
2.4 Van an toàn
Van an toàn dùng để phòng ngừa cho hệ thống khí nén không bị tăng ápsuất quá lớn trong trường hợp tự động điều chỉnh áp suất bị hư hỏng Vanđược bố trí ở bình chứa khí nén gần máy nén khí và được điều chỉnh áp suất
bị hư hỏng Van bố trí gần nén khí và được điều chỉnh nhờ áp suất quá lớn mởvan khoảng 0,9 - 0,95Mpa Van được điều chỉnh nhờ áp suất khí và được hãm
Trang 292.5 Cơ cấu phanh
Hình 2.5: Cơ cấu phanh bánh xe
Cơ cấu phanh của xe tham khảo là cơ cấu phanh 2 guốc phanh được điềukhiển cùng chung 2 xi lanh
Với đặc điểm như vậy thì khi phanh có một má xiết và một má nhả, mánhả khi làm việc có xu hướng là đi ra xa trống phanh còn má xiết thì sẽ có xuhướng vào trống phanh do vậy mà khi làm việc lực ma sát của má xiết vàtrống phanh lớn hơn của má nhả và trống phanh
3 Lựa chọn phương án thiết kế
Trang 30bằng phẳng hoặc ở các công trình xây dựng, nơi đông dân cư… Để đảm bảo
an toàn nên ta phải thiết kế loại xe có trọng lượng tương đương nhưng đạthiệu quả khai thác hệ thống cao và đặc biệt là hệ thống đảm bảo an toàn cao Thiết kế phanh tốt nhằm nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phầnnâng cao tốc độ kỹ thuật và nâng cao năng suất vận chuyển, tức là tăng đượchiệu quả kinh tế
Ta biết rằng xe HUYNDAI -11 tấn có hệ thống phanh dẫn động liên hợpphần dẫn động là phần thủy lực Có dẫn động một dòng cho cầu trước và cầusau và cầu giữa lại dẫn động bởi 1dòng khác, các cơ cấu phanh đặt ở tất cảcác bánh xe trong cơ cấu phanh xe có thể là loại có một hoặc hai xy lanh bánh
xe, nếu là loại một xy lanh bánh xe thì 2 guốc phanh được điều khiển chung 1
xy lanh còn đối với loại 2 xy lanh thì mỗi guốc phanh chịu sự điều khiển bởi 1
xy lanh, đối với 1 cơ cấu phanh có 1 xy lanh bánh xe thì tạo ra một má xiết vàmột má nhả, má nhả chịu mômen phanh nhỏ hơn mômen phanh tác dụng lên
má xiết do vậy khi thiết kế ta chế tạo má xiết có chiều dài lớn hơn má nhả,xong hiện nay chúng ta để tạo sự dễ dàng cho sửa chữa và thay thế thì chế tạo
2 má có cùng kích thước, còn đối với cơ cấu phanh có 2 xy lanh bánh xe thì
cả 2 guốc phanh đều là guốc xiết do vậy mà mô men tác dụng lên 2 má giốngnhau trong phần tính toán thiết kế Em thiết kế loại cơ cấu phanh có 1 xy lanhđiều khiển 2 guốc phanh Trong hệ thống dẫn động và trợ lực phanh ta vậndụng triệt để của xe cơ sở HUYNDAI - 11 tấn, thiết kế van bảo vệ 2 ngả đặttrước tổng phanh điều khiển dẫn động phanh cho cầu trước và cầu sau Tổngphanh ta thiết kế dạng 2 tầng có tác dụng khi hỏng 1 tần trên của phanh, tầngdưới vẫn hoạt động nhờ điều khiển cơ khí qua bu lông chặn và cần đẩy củavan khi hỏng tầng dưới và ngược lại Còn với bầu phanh dẫn động phanh chotrục trước và trục sau của xe ta thiết kế cơ cấu dẫn động phanh để đảm bảo antoàn và khắc phục các tính năng của xe HUYNDAI - 11 tấn Vì vậy việc thiết
Trang 31kế một loại xe có tải trọng 11 tấn có đủ tính năng an toàn là 1 việc làm cầnthiết
3.2 Phương án thiết kế
Trong hệ thống dẫn động phanh ta tận dụng triệt để các cơ cấu của xetham khảo và tính toán thiết kế 1 số cụm cơ cấu của hệ thống dẫn động
Khi nghiên cứu kỹ xe tham khảo là xe HUYNDAI -11 tấn trong hệ thống
xe có hệ thống dẫn động liên hợp có các cụm cơ cấu đảm bảo an toàn khichuyển động cho xe hoạt động trên đường
Trong phần thiết kế hệ thống dẫn động em tính toán và kiểm nghiệm một
số cụm như sau:
- Tổng van phanh
- Cụm cơ cấu piston-xy lanh bánh xe
- Cụm cơ cấu piston thủy lực tại cụm chuyển đổi của khí nén thủy lực
- Pistong màng của bầu khí nén
- Van bảo vệ 2 ngả
Tổng van phanh có nhiệm vụ là cung cấp khí nén cho hệ thống và tổngvan phanh có cấu tạo 2 tầng trong đó tầng trên cung cấp khí nén tới cơ cấuphanh trước và giữa còn một tầng cung cấp khí nén cho cơ cấu phanh cầu sau.Khi không làm việc thì khoang thông với nhau và thông với khí quyển quavan xả
Trang 33II TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH
1.Xác định mômen phanh theo điều kiện bám
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm được tốc
độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanhtính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:
Với: G – trọng lượng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 218000 (N)
a, b, hg – toạ độ trọng tâm của ôtô (mm);
L – chiều dài cơ sở của ôtô, L = 5950 (mm) = 5,95 (m);
jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, lấy jmax= 6 (m/s2);
g – gia tốc trọng trường, g = 9,81 (m/s2);
φ – hệ số bám của bánh xe với mặt đường khi thiết kế lấy φ = 0,6;
rbx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe
Với cỡ lốp xe: 280 – 508 (10 - 20)
Trang 34 Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:
rbx= H+d2, ( = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)
rbx = 0,93( 280 + 508/2 ) = 496 mm = 0,496 (m)
Nếu trường hợp đã biết trọng lượng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớc
là G1 và trục sau là G2 thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi
cơ cấu phanh ở một bánh xe trước là:
2 Xác định lực tác dụng lên guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
2.1 Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh
Khi đã chọn trước các thông số kết cấu (β1, β2, β0, rt) chúng ta tính được
Trang 35góc ma sát và bán kính ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1
(lực N1 hướng vào tâm 0)
Lực R1 là lực tổng hợp của N1 , và T1
Góc ma sát được xác định như sau : tg ϕ=
T1
N1=μ Với μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thường μ =0,3 Như thế là chúng ta đá xác định được góc φ≈ 16º41’, nghĩa là xác địnhđược hướng của R1 Góc φ má phanh trước và má phanh sau đều bằng nhau vì
+ Đối với má trước:
+ Đối với má trước:
Trang 36Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đường đi qua tâm O với điểm đặt lực):
√β02 +sin 2β0−2 β0cos(β1+β2)sin β0
Với: rt – bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, cóthể tham khảo xe tương tự) ⇒ rt = 205 mm
2.3.1 Đối với cơ cấu phanh cầu trước
a.Má trước:
⇒
' 1 ' 0 ' ' '
Trang 37'
cos 2.15 cos 2.133
0,167 2.2,058 sin 2.15 sin 2.133
Trang 38' 1 ' 0 ' ' '
2.4 Xây dựng họa đồ lực phanh
Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả haipistong dẫn động các guốc phanh trước và sau thì các lực tác động bằng nhau:
Pt = Ps = P
Họa đồ được xây dựng cho từng guốc phanh
a Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồtheo đúng tỉ lệ, vẽ các lực P
Trang 39f Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngược chiều.
Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằng cách vẽ
các đường song song với các lực R và U đã có trên họa đồ
s
s s
t
t
t
t t
N' R'
N' T'
Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt và Rs và tính tỷ lệ
+ Cơ cấu phanh cầu trước
Kết hợp ta có hệ phương trình: { R t ' r 0t ' + R ' s r 0s ' = M p ' ¿¿¿¿
' '' ' ''
142 1, 6586
Trang 40Giải hệ phương trình ta được:
' '
124143( ) 75238( )
t s
173273( ) 105014( )
t s