THIẾT kế hệ thống phanh khí nén tích cực cho ô tô tải (Link Cad: http://bit.ly/phanhkhinentichcuc)

1. KHÁI NIỆM VÀ PHÂN LOẠI ÔTÔ1.1. Khái niệmÔtô là phương tiện vận tải đường bộ chủ yếu. Nó có tính cơ động cao và phạm vi hoạt động rộng. Do vậy, trên toàn thế giới ôtô hiện đang được dùng để vận chuyển hành khách hoặc hàng hoá phục vụ cho nhu cầu phát triển kinh tế quốc dân và quốc phòng.1.2. Phân loại ôtô1.2.1. Dựa vào tải trọng và số chỗ ngồiDựa vào tải trọng và số chỗ ngồi, ôtô được chia thành các loại: Ôtô có trọng tải nhỏ (hạng nhẹ): trọng tải chuyên chở nhỏ hơn hoặc bằng 1,5 tấn và ôtô có số chỗ ngồi ít hơn hoặc bằng 9 chỗ ngồi. Ôtô có trọng tải trung bình (hạng vừa): trọng tải chuyên chở lớn hơn 1,5 tấn và nhỏ hơn 3,5 tấn hoặc có số chỗ ngồi lớn hơn 9 và nhỏ hơn 30 chỗ. Ôtô có trọng tải lớn (hạng lớn): trọng tải chuyển chở lớn hơn hoặc bằng 3,5 tấn hoặc số chỗ ngồi lớn hơn hoặc bằng 30 chỗ ngồi. Ôtô có trọng tải rất lớn (hạng nặng): tải trọng chuyên chở lớn hơn 20 tấn, thường được sử dụng ở các vùng mỏ.1.2.2. Dựa vào nhiên liệu sử dụngDựa vào nhiên liệu sử dụng, ôtô được chia thành các loại: Ôtô chạy xăng; Ôtô chạy dầu diezel; Ôtô chạy khí ga; Ôtô đa nhiên liệu (xăng, diezel, ga); Ôtô chạy điện.1.2.3. Dựa vào công dụng của ôtôDựa vào công dụng, ôtô chia thành các loại: Ôtô vận tải; Ôtô chở hành khách, ôtô chuyên chở hành khách bao gồm các loại: ôtô buýt, ôtô tắc xi, ôtô du lịch, ôtô chở khách liên tỉnh, ôtô chở khách đường dài; Ôtô chuyên dùng như: ôtô cứu thương, cứu hoả, ôtô phun nước, ôtô cẩu và ôtô vận tải chuyên dùng (ôtô xi téc, ôtô thùng kín, ôtô tự đổ, ...).

MỤC LỤC

LỜI NÓI ĐẦU 3

CHƯƠNG 1 :TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH 5

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh 5

1.1.1 Công dụng hệ thống phanh 5

1.1.2 Phân loại 5

1.1.3 Yêu cầu kết cấu 6

1.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén 7

1.2.1.Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam 7

1.2.2 Hệ thống dẫn động điều khiển phanh 8

1.3 Giới thiệu về xe tham khảo 11

1.3.1 Thông số kỹ thuật 11

1.3.2 Hệ thống phanh khí nén trên xe 12

CHƯƠNG 2: 23

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC 23

2.1 Xác định momen phanh cần thiết trên cơ cấu phanh sau 23

2.2 Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh dạng tang trống 25

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh cơ cấu phanh cầu trước 25

2.2.2 Xác định các lực tác dụng lên má phanh theo họa đồ lực phanh 29

2.2.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết 32

2.2.4 Xác định chiều rộng má phanh 33

2.2.5 Kiểm nghiệm má phanh 33

2.2.6 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh 35

2.3 Tính bền một số chi tiết trong hệ thống 37

2.3.1 Tính bền trống phanh 37

2.3.2 Tính bền chốt guốc phanh 38

CHƯƠNG 3:THIẾT KẾ, TÍNH TOÁN HỆ THỐNG ĐIỀU KHIỂN DẪN ĐỘNG PHANH 39

3.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước 39

3.3 Tính toán van điều khiển 41

3.3.1 Sơ đồ tính toán 41

3.3.2 Tính toán buồng trên 41

3.3.3 Tính toán buồng dưới 42

CHƯƠNG 4: THIẾT KẾ TÍNH TOÁN VAN CHẤP HÀNH 44

4.1 Các chế độ làm việc và nguyên lý hoạt động của van chấp hành: 44

4.3Kết cấu van chấp hành: 51

4.3 Tính toán tiết diện của Van điện từ 52

4.3 Tính toán lực từ cuộn dây trong van chấp hành ………53

53 CHƯƠNG 5: THIẾT KẾ QUY TRÌNH CÔNG NGHỆ GIA CÔNG 58

5.1 Phân Tích Kết Cấu, Chọn Dạng Sản Xuất 58

5.2 Lập Quy Trình Công Nghệ 58

KẾT LUẬN 62

TÀI LIỆU THAM KHẢO 63

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp ô tô trong nước đang nỗ lực tìm chỗ đứng của mình, khi phải cạnh tranh với nhiều nhà sản xuất nước ngoài Chính sách của nhà nước là chú trọng phát triển vào phân khúc xe tải tải trọng nhỏ để gia tăng sức tiêu thụ trong nước

Hệ thống phanh giữ vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn chuyển động của ô tô Để đạt các chỉ tiêu hiệu quả, ổn định hướng chuyển động của xe khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc, hệ thống phanh trên ô tô ngày càng được hoàn thiện về bố trí, kết cấu, lắp đặt và vận hành Sự phát triển của khoa học, công nghệ kỹ thuật điện, điện tử và điều khiển tự động ngày càng ứng dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô nói chung, hệ thống phanh nói riêng

Hệ thống chống bó cứng bánh xe và chống trượt quay bánh xe (hệ thông phanh tích cực) khi phanh ra đời với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trong mọi trường hợp chuyển động, đảm bảo tính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh Các hệ thống đó trên xe đang ngày được phát triển và kết hợp cùng với các hệ thống hỗ trợ khác như EBD, BAS, ESP

Hệ thống phanh tích cực là hệ thống không thể thiếu trên ô tô ở nhiều quốc gia,còn tại Việt Nam, đây vẫn là thiết bị chưa bắt buộc phải trang bị trên các dòng xe tải có trọng tải nhỏ Hầu hết các cơ sở sản xuất lắp ráp ô tô trong nước chưa nghiên cứu để làm chủ công nghệ đó và phát triển thương mại sản phẩm xe tải lắp ráp hệ thống phanh tích cực Các liên doanh ô tô cũng không nghiên cứu sản phẩm này tại Việt Nam mà chỉ lắp ráp từ phụ kiện nhập ngoại Tuy nhiên với điều kiện khí hậu và đặc điểm cơ sở hạ tầng giao thông vận tải nước ta còn rất kém chất lượng , nên khi xe ô tô tham gia giao thông thường xuyên xảy ra hiện tượng trượt quay và trượt lết dẫn tới nguy hiểm tính mạng cho người tham gia giao thông Vì vậy, nhằm nâng

cao tính năng an toàn, chất lượng và khả năng cạnh tranh của ô tô tải sản

xuất lắp ráp trong nước, e đã nghiên cứu đề tài tốt nghiệp “thiết kế hệ thống phanh khí nén tích cực cho ô tô tải” tại trường Đại học Bách Khoa Hà Nội

Dưới sự hướng dẫn của thầy giáo PGS.TS Hồ Hữu Hải

Sau 15 tuần nghiên cứu, thiết kế dưới sự hướng dẫn, chỉ bảo của PGS.TS

Hồ Hữu Hải, và tập thể các thầy trong bộ môn ô tô đã tạo điều kiện giúp

đỡ, em đã hoàn thành được đồ án của mình

Sinh viên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh

Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:

 Hệ thống phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe đang chuyển động

 Hệ thống phanh dừng (phanh tay), dùng đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng

 Hệ thống chậm dần (phanh bổ trợ) (phanh bằng động cơ, thuỷ lực hoặc điện từ), dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ô tô khi cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài)

1.1.2.2 Theo kết cấu của cơ cấu phanh

Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại sau:

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh tang trống

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

1.1.2.3 Theo dẫn động phanh

Theo dẫn động hệ thống phanh được chia ra:

 Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

 Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực

 Hệ thống phanh dẫn động liên hợp: khí nén - thuỷ lực, …

 Hệ thống phanh có cường hoá (có trợ lực)

1.1.2.4 Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều khiển ô tô khi phanh Ta có các loại sau:

 Hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh, dùng để điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh, làm thay đổi momen phanh trên cầu trước và cầu sau

 Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS) Ngoài ra còn có một số hệ thống kết hợp với ABS (ASR, ESP,…) để tăng khả năng cơ động và khả năng ổn định của xe khi phanh

1.1.3 Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo 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

 Đảm bảo sự ổn định chuyển động của xe và phanh êm dịu trong mọi trường hợp

 Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần điều khiển không lớn, phù hợp khả năng điều khiển liên tục của người lái

 Dẫn động phanh có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh

 Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ để đảm sử dụng hết trọng lượng bám của khi phanh ở các cường độ khác nhau

 Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng

 Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe

 Có khả năng giữ ôtô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên đường dốc

 Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có

hư hỏng

1.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén

1.2.1.Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam

Cơ cấu phanh tang trống được dùng khá phổ biến trên ô tô Trong cơ cấu dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ trong của tang trống quay cùng bánh xe Như vậy quá trình phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các má phanh

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng khác nhau Trong trường hợp sử dụng cơ cấu phanh trên hệ thống phanh thuần túy khí nén, ta thường sử dụng cơ cấu phanh điều khiển bằng cam

 Cơ cấu phanh điều khiển bằng cam

Hình 1.1 : Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam 1- Chốt guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Tấm chắn; 4- Êcu; 5- Tấm đệm

chốt guốc phanh; 6- Khoá hãm; 7- Guốc phanh; 8- Lò xo hồi vị; 9- Tấm ma

6 5

10

15 14 13

A A

sát; 10- Trục con lăn; 11- Cam ép; 12- Con lăn; 13- Đòn điều chỉnh; 14- Trục cam phanh;

 Nguyên lý làm việc :

Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm

ma sát 9 có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn của chúng và được lắp trên hai guốc phanh 7 Trên các guốc phanh có tán tấm

ma sát (má phanh) Các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm lắp trên mâm phanh 2, trục của các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm cho phép định tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các

cơ cấu Cam quay được chế tạo liền trục, với biên dạng Cycloit (hoặc Acsimet) Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốc phanh ra làm cho nó áp sát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh, giữa cam ép 11 và guốc 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả phanh, bốn lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh về vị trí nhả phanh

Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc phanh của cơ cấu có kích thước gần như bằng nhau

1.2.2 Hệ thống dẫn động điều khiển phanh

Hệ thống dẫn động có tác dụng truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh Hệ thống dẫn động phải đảm bảo được các yêu cầu sau:

 Độ nhạy cần thiết của hệ thống;

 Hiệu quả điều khiển trong việc truyền năng lượng từ cơ cấu điều khiển đến cơ cấu phanh của ôtô;

 Độ tin cậy của hệ thống kể cả khi có hư hỏng bất thường

Trong dẫn động phanh thủy lực sử dụng truyền động thủy tĩnh nối liền từ

cơ cấu điều khiển tới xylanh bánh xe Hệ thống dẫn động phanh thủy lực có các ưu điểm sau :

 Thời gian chậm tác dụng ngắn

 Tạo được lực ép trên cơ cấu phanh đồng đều và đồng thời, làm tăng tính ổn định của ô tô khi phanh

 Kết cấu đơn giản

 Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ô tô khác nhau, khi đó chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm của hệ thống dẫn động thủy lực:

 Tỷ số truyền không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh, khi yêu cầu lực tác dụng phanh lớn cần phải hành trình bàn đạp lớn hoặc dùng trợ lực

 Hiệu suất truyền giảm khi nhiệt độ thay đổi

Trong hệ thống dẫn động có điều khiển bằng thủy lực trên ô tô con và ô tô tải nhỏ, lực điều khiển của người lái tác dụng vào bàn đạp nhanh, tỉ lệ thuận với lực điều khiển tại các cơ cấu phanh Dẫn động điều khiển phanh của ô tô tải lớn và ôtô bus đòi hỏi năng lượng điều khiển lớn do vậy không nên dùng hệ dẫn động thủy lực do cần có lực điều khiển lớn, gây mệt mỏi cho người lái Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trên đường ống không cao và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh cần thiết Hơn nữa hệ thống phanh khí nén còn dễ dàng bố trí điều khiển tự động

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động khí nén là số lượng các chi tiết nhiều, kích thước lớn và có giá thành cao, độ nhạy của hệ thống kém, nghĩa

là thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng lực là khá lớn do không khí bị nén khi chịu lực

Sơ đồ cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản (hình 2)

Hình 1.2: Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí nén a) Nguồn cung cấp

1 Máy nén khi 4 Cụm van chia, bảo vệ

2 Bộ điều chỉnh áp suất 5 Bình chứa khí nén mạch I

3 Bình làm khô 6 Bình chứa khí nén mạch II b) Cụm điều khiển: 7 Van phân phối hai dòng

c) Cơ cấu chấp hành: 8.Bầu phanh và cơ cấu phanh trước

9 Bầu phanh và cơ cấu phanh sau d) Các đường ống dẫn khí

+) Phần cung cấp khí nén có chức năng chính là hút không khí từ ngoài khí quyển, nén không khí tới áp suất cần thiết (0,7 - 0.9 Mpa) hay (7 - 9 kg/cm2), đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống phanh khí nén làm việc Áp suất làm việc lớn nhất của máy nén khí là 11 kg/cm2 Nếu áp suất

vượt quá giới hạn này thì van điều áp sẽ ngắt máy nén khí không cho làm việc nữa Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào chất lượng khí nén Do vậy khí nén phải đảm bảo khô, sạch, có áp suất ở mức an toàn khi làm việc

1.3 Giới thiệu về xe tham khảo

Khoảng sáng gầm xe (mm)

240

Chiều dài vết bánh xe trước (mm)

1720

Chiều dài vết bánh xe sau (mm)

1640

1.3.2 Hệ thống phanh khí nén trên xe

(Kg)

7685

Phân bố lên trục 1 (Kg) 2685 Phân bố lên trục 2 (Kg) 5000 Khối lượng cho

phép lớn nhất trên trục (kG)

Trục 1 4000 Trục 2 8000 Tốc độ tối đa (Km/h) 95

Kiểu tang trống / dẫn động khí nén

Phanh tay

Kiểu tang trống / tác động lên bánh sau / có lò xo tích năng tại bầu phanh

Áp suất Áp suất làm việc của hệ thống là 7 kg/cm2

HỆ THỐNG

TREO

Phụ thuộc Nhíp hợp kim dạng nửa elip, ống giảm chấn thuỷ lực

Hình 1.3: Sơ đồ hệ thống phanh trên xe tham khảo

 Nguyên lý làm việc của hệ thống

Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc tách nước 3, qua van an toàn kép 4, tới các bình chứa khí 5 và 6 Van an toàn kép 4 đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động độc lập với nhau tạo thành hai nguồn cung cấp khí độc lập cho hai dòng dẫn động phanh

Dẫn động phanh trục trước bắt đầu từ bình khí 5 qua khoang dưới của tổng van 8, đi tới các bầu phanh của trục trước 9, 10

Dẫn động phanh cầu sau bắt đầu từ bình khí 6, qua khoang trên của tổng van 8, đi tới van gia tốc 12, tới các bầu phanh của cụm cầu sau 14, 15 Dòng khí nhả phanh dừng bắt đầu từ bình khí 5, 6 qua van điều khiển 11, qua van xả nhanh 13, đi tới các bầu tích năng dạng lò co của cụm cầu sau

14, 15 ép các lò xo thực hiện nhả phanh

Khi thực hiện phanh dừng, xoay tay van 11, khí nén đang ép các lò xo tích năng lập tức bị xả hết, các lò xo bung ra làm xoay trục cam ép các guốc phanh bánh xe sau, thực hiện nhả phanh tay

Van điều áp 2 đồng thời là van an toàn có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất làm việc trong hệ thống bằng cách dừng hoặc khởi động máy nén khí khi áp suất trong hệ thống vượt quá giới hạn hoặc quá thấp

Van an toàn 3 ngả giữ cho xe hoạt động bình thường khi xe mất đi một dòng hơi

1.3.2.2 Các bộ phận của hệ thống phanh

1 Van phân phối

Hình 1.4 Van phân phối dẫn động hai dòng

1 Pittông lớn khoang dưới; 2,11 Van điều khiển; 3 Ty đẩy; 4.Phần tử đàn hồi; 5 Pittông khoang trên; 6,10.Van xả; 7,9 Van nạp ; 12 Pittông nhỏ

Hình 1.4: Van phân phối dẫn động hai dòng Van phân phối có tác dụng mở và đóng hoặc mở các van để cấp hoặc ngừng cấp khí nén để mở hoặc đóng các van Khoang trên có cửa vào là D được nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các bánh xe Tương tự như vậy, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A Ngoài ra còn có một cửa thông với khí trời F chung cho cả hai khoang Mỗi khoang có một van điều khiển: Van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng mở các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 của khoang dưới điều khiển các van nạp 9 và van xả 10

Nguyên lý hoạt động của van như sau:

- Ở trạng thái không phanh như thể hiện trên hình vẽ, các bầu phanh tại các bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở

- Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đạp tới tác dụng lên pittông 5 thông qua phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống Đầu tiên, van xả 6 đóng lại không cho cửa C thông với khí trời nữa, sau đó khi pittông tiếp tục đi dich chuyển đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí nén chờ sẵn ở cửa D đi qua van nạp, qua khoang dưới 5 tới cửa C rồi

từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Đồng thời, khí nén từ khoang trên đi qua lỗ nhỏ B xuống khoang trên pittông 1 đẩy pittông con 12 đi xuống Nhờ đó van xả 10 đóng lại, rồi van nạp 9 mở ra cho khí nén đi từ cửa E sang cửa A để đi tới các bầu phanh tại các bánh xe

- Như vậy, trong trường hợp phanh bình thường như mô tả trên đây, khoang trên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, còn khoang dưới được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên Nếu khoang trên bị mất khí, không hoạt động nữa thì khi phanh, ty đẩy 3

đi xuống tác động lên con đội 8 và đẩy pittông nhỏ 12 của khoang dưới đi xuống thực hiện quá trình phanh trên một cầu còn lại

- Trong trường hợp lái xe đạp phanh đột ngột thì khoang dưới cũng được điều khiển bằng ty đẩy 3 vì khí nén không kịp cấp qua lỗ B để điều khiển pittông lớn 1

- Tính chép hình của tổng van được thể hiện như sau Ứng với một lực tác động Q nào đó, sau khi van nạp 7 của khoang trên mở, khí nén đi vào bên dưới pittông 5 và sau đó đi qua cửa C tới các bầu phanh tại các bánh xe Áp suất khí trong khoang dưới pittông 5 tăng dần lên cho tới khi áp lực của khí nén cùng với lực lò xo thằng được lực điều khiển Q, nén phần tử đàn hồi 4 lại và đẩy pittông đi lên cho tới khi van nạp đóng lại Lúc này cả van nạp và van xả đều đóng, ấp suất khí nén dẫn tới các bầu phanh không tăng nữa và pittông 5 ở trạng thái

cân bằng Quá trình tương tự như vậy cũng xảy ra đối với khoang dưới Như vậy, ứng với một lực Q nhất định (tương ứng với một lực trên bàn đạp) áp suất trong dẫn động phanh chỉ có một giá trị tương ứng Nhờ vậy mà người lái có thể điều khiển được cường độ phanh theo ý muốn

2 Bầu phanh trước

Bầu phanh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều Vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên pittong đẩy và dịch

chuyển để điều khiển cam quay

Bầu phanh được chia làm 2 loại chính:

- Bầu phanh đơn: là loại tác dụng một chiều

- Bầu phanh kép: có tác dụng hai chiều (bầu phanh tích năng)

Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng gồm: hai nữa vỏ của bầu phanh được bắt cố định trên cầu xe Màng cao su bố trí giữa hai nữa vỏ, chia bầu phanh thành 2 khoang Khoang bên trái có cửa dẫn khí nén từ van phân phối xuống, khoang bên phải có lỗ thông với khí quyển R Lò xo hồi vị có tác dụng đẩy màng cao su về vị trí ban đầu khi không phanh Màng cao su được đỡ bởi tấm đỡ, gắn liền với thanh đẩy dẫn động cam quay, đóng mở

cơ cấu phanh Chiều dài của thanh đẩy được điều chỉnh nhờ đai ốc 9, nhằm tạo nên vị trí thích hợp với cam quay

Nguyên lý làm việc của bầu phanh đơn dạng màng:

- Khi không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, màng cao su về vị trí tận cùng bên trái Khi phanh, khí nén có áp suất cao được dẫn tới khoang bên trái của bầu phanh, đẩy màng cao su và đòn đẩy dịch chuyển về bên phải, thực hiện sự xoay cam trong cơ cấu phanh Khi nhả phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, đẩy màng cao su, kéo đòn đẩy về vị trí ban đầu Khí nén ở khoang bên trái theo đường ống thoát ra ngoài không khí, kết thúc quá trình phanh

Hình 1.5 : Bầu phanh trước (bầu phanh đơn)

3 Bầu phanh sau

Nguyên lý làm việc của bầu phanh:

- Ban đầu khi chưa phanh: Khoang P thông với khí quyển, khoang B ban đầu khi chưa phanh được cấp khí nén ép lò xo 14 đẩy cần đẩy sang bên trái, không tác dụng vào màng cao su số 6

- Khi phanh chân: Khí nén được cấp vào khoang A thực hiện đẩy màng sang bên phải qua đó đẩy đòn đẩy sang phải thực hiện phanh, khi nhả phanh khí nén rút khỏi cửa A, dưới tác dụng của lò xo hồi vị

9 sẽ đẩy cơ cấu về vị trí cân bằng ban đầu

- Khi phanh tay (phanh đỗ): Thực hiện ngắt khí nén ở cửa B ra, qua đó

do sự chênh lệch về áp suất, lò xo tích năng 14 được đẩy sang bên phải ép thằng vào màng đẩy sang phải thực hiện phanh cứng (phanh rất lâu), muốn nhả phanh ra thì điều chỉnh mở ốc số 1 ra để đưa hệ thống trở về vị trí cân bằng và cấp khí nén vào B

Hinh 1.6: Kết cấu loại bầu phanh tích năng (bầu phanh kép)

1 Ốc điều chỉnh 2 Ống đẩy 3 Vỏ bầu phanh 4 Ống dẫn khí 5 Vỏ trong 6 Màng cao su 7 Đòn đẩy 8 Thân bầu phanh 9 Lò xo hồi

vị 10 Tấm đỡ 11 Bạc đẩy 12 Vòng tỳ 13 Piston tích năng 14

Lò xo tích năng

A Điều khiển phanh chân P- Thông với khí quyển

B Điều khiển nhả phanh S- Khoang thông với A

Q- Khoang thông với B T- Khoang tích năng

4 Van xả nhanh

Hình 1.7: Van xả nhanh

Sau khi nhả bàn đạp phanh, khí từ các bầu phanh không hồi về bình chứa

mà được xả nhanh ra ngoài thông qua van xả khí đặt gần bầu phanh Thông thường, hay bố trí ở cầu trước Với cầu sau, van xả nhanh thường được tích hợp vào van gia tốc

Dòng khí từ van phân phối đi vào cổng “service port”, tác động mở van

nạp và đóng van xả khí, cung cấp khí vào 2 bầu phanh thông qua 2 cổng

“delivery port” Khi nhả bàn đạp phanh, yêu cầu khí trong bầu phanh phải

được xả nhanh và triệt để Do van phân phối ở xa nên lượng khí trong bầu phanh không được xả ở van phân phối, mà được xả ngay gần bầu phanh qua van xả nhanh

Dòng khí từ bầu phanh đẩy màng đàn hồi, mở van xả (do khí nén ở cổng

“service port” không còn, gây ra sự chênh lệch áp suất), khí nén được xả ra không khí qua cổng “delivery port”

5 Van gia tốc (Relay valve)

Hình 1.8 : Van gia tốc (Relay valve)

Hệ thống phanh khí nén có nhược điểm là độ chậm tác dụng lớn, đặc biệt là

ở trên cơ cấu phanh nằm xa van phanh chân (bầu phanh sau) Do khoảng cách từ bầu phanh sau tới van phân phối là tương đối dài (đặc biệt trên xe

tải lớn), nên độ chậm tác dụng thường lớn hơn Vì vậy, ta bố trí một van gia tốc ở giữa van phanh chân và bầu phanh, gần bình chứa khí nén

Trên van gia tốc có một đường khí từ bình khí tới, và một đường khí từ van phân phối xuống Dòng khí từ van phân phối đóng vai trò là dòng khí điều khiển để mở van khí, nối thông dòng khí từ bình tới 2 bầu phanh phía sau,

sẽ hạn chế được độ chậm tác dụng của hệ thống Tổng cộng trên van có 4 cổng dẫn khí Vì dòng khí từ van phanh chân chỉ có tác dụng điều khiển đóng mở van khí, nên van gia tốc đóng vai trò tương tự như một rơle (relay valve)

6 Van bảo vệ kép (van chia dòng, bảo vệ 2 dòng khí nén)

Hình 1.9: Van chia dòng và bảo vệ 2 dòng khí nén (van an toàn kép)

Công dụng của van chia dòng cấp khí cho 4 nhánh và tạo nên các dòng khí độc lập Khi một hay một số dòng khí bị mất áp suất, các dòng khí còn lại vẫn làm việc bình thường Do vậy, van có chức năng bảo vệ khả năng độc lập giữa các dòng cung cấp khí nén

Cấu tạo của van như hình vẽ trên

Nguyên lý hoạt động của van:

- Dòng khí từ máy nén khí tới cổng I, qua các lỗ của van một chiều, đẩy pittong tỳ, mở van nạp, cung cấp khí nén tới các khoang II, và III

đi tới các bình chứa khí nén, cung cấp khí nén tới các cầu trước và sau Dòng khí nén cho phanh tay được cung cấp từ cả 2 bình khí, như

sơ đồ trên

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

2.1 Xác định momen phanh cần thiết trên cơ cấu phanh sau

Hình 2.1 : Sơ đồ các lực tác dụng khi phanh

- Z Z1, 2: Phản lực mặt đường tác dụng lên cầu trước và sau

- G: Trọng lượng toàn bộ xe

- hg: Chiều cao trọng tâm ô tô

- a,b: Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước và cầu sau

- Pj: Lực quán tính xuất hiện khi phanh

- L: Chiều dài cơ sở

Momen trên cơ cấu phanh được xác định theo điều kiện đảm bảo bánh xe không bị lết khi phanh

Tương tự ta có phản lực của đường tác dụng lên bánh xe cầu sau

a g

h

m   : Hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh

Momen phanh cực đại trên cơ cấu phanh cầu trước:

ax .

Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu trước:

Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu sau:

2.2 Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh dạng tang trống

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh cơ cấu phanh cầu trước

Hình 2.2: Các thông số hình học cơ cấu phanh

aP

7685.9,81.1,1879 6,38.0,98

1 0,65.0, 438 5761, 21 ( )2.3, 4 9,81.1,1879

Hình 2.3: Xác định lực tác dụng lên má phanh Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh được phân làm hai thành phần:

 Thành phần hướng kính N (phương đi qua tâm O tạo với trục X – X góc δ, hướng vào tâm) Điểm đặt của N được xác định qua hai thông số: δ và ρ (khoảng cách từ tâm O tới điểm đặt lực N

Xét 1 phần tử nhỏ trên má phanh có vị trí được xác định bởi góc β và bị giới hạn bởi góc dβ

Giả thiết má phanh phân bố theo quy luật sin, ta có

dN = qmax.sin(β.b.r1).dβ (b: Bề rộng của má phanh)

2 max - max -

1 2

max max

RT

ρ

 Thành phần tiếp tuyến T (phương vuông góc với N)

Giả thiết: dT = µqmax.sin(β.b.r1).dβ

Ta có : dT=µ.dN (với µ là hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống)

Lực R có điểm đặt trùng với N, phương tạo với N góc φ với tg T

má phanh trên hai guốc có kích thước bằng nhau

Thông số Cầu trước

Hình 2.5: Bảng thông số xác định họa đồ lực phanh

2.2.2 Xác định các lực tác dụng lên má phanh theo họa đồ lực phanh

 Cách xây dựng họa đồ:

Dựng hệ trục X-X và Y-Y (Y-Y đi qua tâm O và tâm chốt phanh)

Xác định và vẽ các lực tác dụng lên guốc phanh trước và sau :

Hình 2.6: Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh trước

 Lực P: do cam sinh ra Phương, chiều, đã xác định thông qua thông

số a = 120 mm

 Lực R: do trống phanh tác dụng lên má phanh R chia làm 2 thành

phần N và T như trên Điểm đặt của lực R xác định qua lực N dựa

vào 2 thông số δ và ρ Phương N đi qua tâm O, hướng vào tâm Dựa

vào (δt ρt) ta vẽ được các lực P1; R1 và P2; R2 Kéo dài phương của P1

và R1 cắt nhau tại O1, P2 và R2 cắt nhau tại O2

 Lực U: do chốt phanh tác dụng lên guốc phanh Điểm đặt của U1,2 tại

tâm của chốt phanh O’ và O’’ Tại trạng thái cân bằng tổng các lực

tác dụng lên guốc phanh bằng 0, tức là phương của ba lực cắt nhau

tại một điểm, đó là O1,2 Do đó phương của lực U1,2 đi qua điểm O1,2

Để xác định chiều của U1,2 ta dựa vào họa đồ vecto lực trên mỗi guốc phanh ta dễ dàng suy ra chiều của chúng vì 3 lực này tam ra tam giác lực

Do cam có biên dạng đối xứng nên khi tác động các má phanh của guốc trước và guốc sau có khoảng cách dịch chuyển bằng nhau Trong khi đó, hai má phanh có kích thước bằng nhau nên biến dạng của chúng cũng bằng nhau và vì vậy, áp suất trên các má phanh cũng sẽ bằng nhau Điều này có nghĩa là các phản lực từ trống phanh tác dụng lên các guốc phanh trước và sau bằng nhau:

R1 = R2 = R

Vẽ họa đồ vectơ lực: (i = 1; 2)

 Trên các đường thẳng song song với phương của R, dựng các đoạn thằng AiBi = R

 Từ Bi dựng đoạn thẳng song song với Ui

 Từ Ai dựng đoạn thẳng song song với Pi

 Từ đây ta có các đa giác lực và xác định được chiều của các lực P, U

 Tính toán các lực P, R, U

Quan sát họa đồ ta thấy, lực Ti là thành phần gây ra momen phanh trên cơ cấu phanh, do đó ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa lực R và momen phanh

Ta có phương trình:

R r + R r 1 0t 2 0t  MPT

PT 0