Thiết kế hệ thống phanh khí nén trên xe tải

1 MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU 2 CHƢƠNG I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 4 1.1Công dụng, yêu cầu và phân loại. 4 1.2 Đặc điểm kết cấu, ưu nhược điểm của một số cụm trong hệ thống phanh 5 CHƢƠNG II:LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 13 2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống phanh khí nén 13 2.2 Cấu tạo nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống 14 CHƢƠNG III 34 MỘT SỐ HƢ HỎNG VÀ CÁCH CHẨN ĐOÁN 34 CHƢƠNG V: 60 TỔNG KẾT 60 5.1. Hướng dẫn sử dụng 60 5.2. Những hư hỏng thường gặp trong quá trình sử dụng 61 5.3.Kiểm tra bảo dưỡng sửa chữa tháo lắp hệ thống phanh khí nén 63 5.4. Điều chỉnh hành trình tự do bàn đạp 65 5.5. Điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh 65 2 LỜI NÓI ĐẦU Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước. Mục tiêu tới năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp. Để đạt được mục tiêu đó, rất nhiều các khu công nghiệp đã được xây dựng ở nhiều tỉnh thành trong cả nước. Đi cùng với đó mạng lưới giao thông ngày càng được cải thiện để đáp ứng nhu cầu trao đổi hàng hóa giữa các khu công nghiệp trong cả nước. Trong hệ thống giao thông vận tải nước ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo, phần lớn hàng hóa và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô. Tuy nhiên cùng với những lợi ích vô cùng to lớn mà ô tô mang lại đối với sự phát triển của nền kinh tế và con người, thì một vấn đề đáng lo ngại đặt ra là vấn đề ô nhiễm môi trường và tai nạn giao thông gây thiệt hại về tài sản và con người. Theo thống kê của các nước trong những nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông đường bộ thì có tới 10÷15% do hư hỏng máy móc trục trặc về kỹ thuật. Trong đó có 2 hệ thống ảnh hưởng trực tiếp đến sự an toàn khi xe vận hành trên đường đó là hệ thống phanh và hệ thống lái. Tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên. Chính vì vậy hiện nay hệ thống phanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ. Đặc biệt với các xe tải lớn hệ thống phanh là vô cùng quan trọng do xe có trọng lượng lớn nên khi xe chạy gặp các trướng ngại vật trên đường mà hệ thống phanh ko làm việc tốt sẽ rất nguy hiểm. Vì thế em quyết định lựa chọn đề tài thiết kế hệ thống phanh khí nén trên xe tải. Đề tài được thực hiện tại bộ môn công nghệ ô tô trường Cao Đẳng Nghề Bách Khoa Hà Nội. Sau hơn khi thực hiện với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em và với sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thành nhiệm vụ của mình. Tuy nhiên với những hiểu biết và kinh nghiệm còn hạn 3 chế nên không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy chỉ bảo thêm để em ngày càng trở nên hoàn thiện hơn. Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ô tô và xe chuyên dùng và đặc biệt là thầy giáo đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ và tạo điều kiện tốt nhất có thể để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình! Hà Nội, ngày 16 tháng 06 năm 2015 Sinh viên thực hiện 4 CHƢƠNG I :TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1Công dụng, yêu cầu và phân loại. 1.1.1Công dụng: - Hệ thống phanh ôtô có công dụng giảm tốc độ của xe tới một tốc độ nào đó hoặc dừng hẳn. - Giữ cho xe đứng yên một chỗ trong thời gian dài. - Trong một số xe chuyên dụng, hệ thống phanh còn kết hợp với hệ thống lái để quay vòng xe. 1.1.2 Yêu cầu: - Có hiệu quả phanh cao nhất ( thời gian phanh nhỏ, quãng đường phanh nhỏ, gia tốc phanh lớn). - Phanh êm dịu và đảm bảo ổn định của ôtô khi phanh. - Dẫn động phanh phải có độ nhạy cao, thời gian chậm tác dụng nhỏ. - Điều khiển nhẹ nhàng ( lực tác động nhỏ, nhưng phải tạo được cảm giác khi phanh). - Phân bố mômen phanh hợp lý, tận dụng tối đa trọng lượng bám tại các bánh xe khi phanh, không xảy ra hiện tượng trượt lết khi phanh. - Không có hiện tượng tự xiết. - Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt. - Hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống hay đĩa phanh cao, ổn định trong điều kiện sử đụng. - Lực phanh trên các bánh xe tỷ lệ với lực điều khiển trên bàn đạp. - Có khả năng giữ xe trên dốc trong thời gian dài. - Dễ lắp ráp, điều chỉnh, sửa chữa. 1.1.3 Phân loại: a) Phân loại theo đặc điểm điều khiển: - Phanh chính ( phanh chân): dùng để giảm tốc độ của xe khi đang chuyển động. 5 - Phanh phụ ( phanh tay): dùng để đỗ xe khi người lái rời khỏi buồng lái và dùng làm phanh dự phòng. - Phanh bổ trợ ( phanh bằng động cơ, thủy lực hay điện từ): dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ôtô khi cần tiến hành phanh lâu dài ( phanh trên dốc …). b) Theo kết cấu cơ cấu phanh: - Cơ cấu phanh tang trống. - Cơ cấu phanh dạng phanh đĩa. - Cơ cấu phanh dạng phanh dải. c) Theo dẫn động phanh: - Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí. - Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén. - Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực. - Hệ thống phanh dẫn động liên hợp : cơ khí, thủy lực , khí nén, … - Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực. - Hệ thống phanh dẫn động điện từ. d) Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh: - Phanh có trang bị bộ điều hòa lực phanh. - Phanh có trang bị ABS. 1.2 Đặc điểm kết cấu, ƣu nhƣợc điểm của một số cụm trong hệ thống phanh 1.2.1 Cơ cấu phanh: a) Cơ cấu phanh tang trống: Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều khiển các guốc phanh thành các dạng: - Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục, được sử dụng cho phanh dẫn động thủy lực và khí nén. Đối với dẫn động thủy lực, cơ cấu phanh thường được bố trí trên cầu trước và cầu sau ôtô con và tải nhỏ, có xi lanh thủy lực điều khiển ép guốc phanh vào trống phanh. Đối với dẫn động khí 6 nén, cơ cấu phanh được bố trí trên cầu trước ô tô tải vừa và nặng, có bầu phanh khí nén điều khiển cam xoay ép guốc phanh vào trống phanh. - Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm, chỉ dùng với xi lanh thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ô tô con hoặc ô tô tải nhỏ. Kết cấu bố trí sao cho với chuyển động tiến (theo chiều quay ω) cả hai guốc phanh đều là guốc siết, khi lùi trở thành hai guốc nhả. Như vậy hiệu quả phanh khi tiến lớn, khi lùi nhỏ. Nhưng thời gian lùi của ôtô rất ít và tốc độ chậm nên không cần hiệu quả phanh lớn. - Cơ cấu phanh tang trống dạng bơi, cả hai đầu các guốc phanh đều chịu tác động trực tiếp của lực điều khiển và có thể di trượt. Kết cấu của cơ cấu phanh dạng bơi dùng cho ô tô tải với hệ thống dẫn động phanh thủy lực điều khiển khí nén. - Cơ cấu phanh dạng tự cường hóa, có khả năng gia tăng hiệu quả tạo nên mô men phanh dưới tác dụng của lực điều khiển. Do sự biến đổi nhanh mô men phanh khi gia tăng lực điều khiển nên tính chất ổn định mô men kém, chỉ sử dụng kết cấu này khi cần thiết. Hình 1.1: Cơ cấu phanh tang trống dẫn động thủy lực 7 Hình 1.2: Cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén. Đối với cơ cấu phanh tang trống dẫn động khí nén:  Cam Acsimet: biên dạng chế tạo đơn giản, bố trí cam quay và guốc phanh đối xứng qua trục, dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm việc lớn, ảnh hưởng tới hiệu quả sinh ra mô men phanh của cơ cấu phanh khác nhau nhiều.  Cam Cycloit:cho phép dịch chuyển của các guốc phanh khi cam làm việc nhỏ hơn nên được dùng phổ biến. *Ưu điểm: - Mô men phanh lớn do diện tích tiếp xúc giữa má phanh, trống phanh lớn. - Cơ cấu phanh được che kín trong quá trình làm việc. - Má phanh lâu mòn hơn. - Giá thành rẻ. *Nhược điểm: - Thoát nhiệt kém (ảnh hưởng đến hệ số ma sát). - Trọng lượng lớn ( ảnh hưởng đến độ êm dịu của xe). - Kém ổn định hơn, khi tiến và lùi hiệu quả phanh không đều. b) Cơ cấu phanh đĩa 8 Cấu tạo cơ cấu phanh đĩa được chia thành loại có giá đỡ xi lanh cố định và loại có giá đỡ xi lanh di động. Hình 1.3: Cơ cấu phanh đĩa Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa gồm: - Đĩa phanh được lắp và quay cùng với moay ơ của bánh xe, - Giá đỡ xi lanh đồng thời là xi lanh điều khiển, trên đó bố trí các đường dẫn dầu áp suất cao, bên trong xi lanh có các piston. - Hai má phanh phẳng đặt ở hai bên đĩa phanh và được tiếp nhận lực điều khiển bởi các piston trong xi lanh bánh xe. *Ưu điểm: - Cơ cấu phanh đĩa cho phép mô men phanh ổn định khi hệ số ma sát thay đổi, điều này giúp cho bánh xe bị phanh làm việc ổn định, nhất là ở nhiệt độ cao. - Thoát nhiệt tốt, khối lượng các chi tiết nhỏ, kết cấu gọn. - Dễ dàng trong sửa chữa và thay thế tấm ma sát. - Khe hở giữa má phanh và đĩa phanh nhỏ nên tác động nhanh hơn, hành trình bàn đạp ngắn và dễ bố trí cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh – đĩa phanh. *Nhược điểm: - Áp suất tác dụng lên má phanh lớn; má phanh, đĩa phanh nhanh mòn, nên yêu cầu vật liệu tốt hơn. 9 - Kết cấu hở, dễ dính bụi, bùn đất nên các tấm ma sát của loại phanh này mòn nhanh hơn phanh guốc, ít dùng trên xe tải. - Giá thành cao. 1.2.2 Dẫn động phanh. a) Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí *Ưu điểm: đơn giản, có độ tin cậy cao, giá thành rẻ. *Nhược điểm: khó bố trí, lực bàn đạp lớn. b) Hệ thống phanh dẫn động thủy lực Cấu tạo chung của hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực bao gồm: Bàn đạp phanh, xi lanh chính (tổng phanh) các ống dẫn, các xi lanh công tác. Dẫn động phanh bằng thuỷ lực tức là dùng chất lỏng để tạo và truyền áp suất đến các xy lanh công tác của các cơ cấu phanh để tạo lên lực ép má phanh và trống phanh hoặc đĩa phanh. Trong hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn dộng một dòng và dẫn động hai dòng. + Dẫn động một dòng: Dẫn động một dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến các xi lanh công tác của các bánh xe. Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn là không cao vì một lí do nào đó bất kì một đường ống dẫn dầu nào đến xi lanh bánh xe bị rò rỉ thì dầu trong hệ thống bị mất áp suất và tất cả các bánh xe bị mất phanh. Hình 1.4 Dẫn động một dòng 1 2 3 4 10 a b 1: Bàn đạp phanh 3: Đường ống dẫn 2: Xilanh chính 4: Cơ cấu phanh + Dẫn động hai dòng: Dẫn động hai dòng có nghĩa là từ đầu ra của xi lanh chính có hai đường dầu độc lập dầu đến các bánh xe của ôtô. Để có hai đường dầu độc lập người ta có thể sử dụng một xi lanh chính đơn kết hợp với một bộ chia dòng hoặc sử dụng xi lanh chính kép. Hình 1.5 Dẫn động hai dòng *Ưu điểm:kết cấu đơn giản, phanh êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao. *Nhược điểm: tỷ số truyền dẫn động không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh( không tạo được lực đẩy guốc phanh lớn) . Vì vậy hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực thường được sử dụng trên ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ. c) Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén Trong dẫn động phanh chính bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện [...]... với xe tải chở hàng hóa CHƢƠNG II: CƠ CẤU PHANH KHÍ Đề tài yêu cầu thiết kế hệ thống phanh ôtô tải Do ôtô tải có khối lượng lớn cần lực điều khiển phanh lớn, mômen phanh ở bánh xe lớn, giá thành các chi tiết không quá cao và xe tải nên có khoảng không bố trí rộng Từ những ưu nhược điểm phân tích ở trên và các đặc điểm của xe tải em quyết định chọn thiết kế hệ thống phanh khí nén sử dụng cơ cấu phanh. .. khí nén Loại dẫn động này thường được áp dụng các xe ôtô tải trung bình và ôtô tải lớn Van phanh Bình khí xả ra ngoài Bình chứa dầu Xi lanh chính Bình chứa dầu Xi lanh bánh xe Máy nén khí xi lanh bánh xe Trống phanh Trống phanh Xi lanh chính Đường khí Guốc Hình 9 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết hợp phanh Đƣờng dầu Bánh xe trƣớc Guốc phanh Bánh xe sau Hình 1.7 Sơ đồ hệ thống dẫn động thuỷ khí kết... 15 và piston trên 25 dịch chuyển lên trên Quá trình dịch chuyển xảy ra: đóng van cấp khí nén và mở van thông khí quyển Như vậy dòng cấp khí nén từ A sang B và từ C sang D 20 bị ngắt và nối thông đường khí B, D ra khí quyển R Khí nén từ các bầu phanh được xả ra ngoài nhờ lò xo hồi vị ở cơ cấu phanh và bầu phanh bánh xe, quá trình phanh kết thúc -Rà phanh: là quá trình phanh xe và duy trì phanh ở một... năng lượng đàn hồi của phanh dừng và phanh dự phòng, bằng cách tăng tốc độ nạp và thải khí nén Khi lắp van gia tốc vào hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng, cửa A được nối với van phanh điều khiển bằng tay, cửa C được nối với bình khí nén, cửa B bầu dự phòng của bầu phanh kép Ở trạng thái bình thường, khi chưa sử dụng phanh dừng, khí nén từ bình khí của hệ thống phanh dừng và phanh dự phòng được cấp... hiện sơ đồ nguyên lí của hệ thống dẫn động phanh bằng khí nén của ô tô tải có 3 cầu Hệ thống gồm có nguồn cung cấp khí nén, dẫn động phanh chính với 2 dòng độc lập, dẫn động phanh dừng và phanh dự phòng Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc tách nước 3, 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 hoàn toàn... nguyên lý hoạt động của các cụm trong hệ thống 2.2.1 Nguồn cấp khí nén a) Máy nén khí và bộ phận tự động điều chỉnh áp suất 14 Hình 2.2 : Máy nén khí 2 piston *Máy nén khí Máy nén khí có nhiệm vụ cung cấp ổn định không khí sạch có áp suất cho hệ thống Cấu tạo của máy nén khí gần giống với động cơ đốt trong Các chi tiết cơ bản gồm: một trục khuỷu 3 đặt trên ổ bi đỡ 13 Trên trục khuỷu bố trí thanh truyền... chung của dẫn động phanh khí nén 1: Máy nén khí; 2: bầu lọc khí; 4: van phân phối; 5: bàn đạp phanh; 3: bình chứa khí 6: Cơ cấu phanh *Ưu điểm: lực điều khiển trên bàn đạp phanh nhỏ, áp suất trong đường ống không cao, và cho phép dẫn động dài tới các cơ cấu phanh *Nhược điểm: kích thước các kết cấu lớn, phức tạp Vì vậy,chỉ thích hợp cho xe tải vừa và lớn.Và với hệ thống dẫn động khí nén với loại 2 dòng,ngoài... điểm dẫn động phanh khí nén một dòng thì loại dẫn động hai dòng đảm bảo độ an toàn và tin cậy cao hơn vì một trong hai dòng khí nén bị rò rỉ thì ta vẫn có thể sử dụng dòng khí nén còn lại nên đảm bảo an toàn khi xe lưu thông, phù hợp với các loại xe tải cỡ lớn hoặc xe buýt 11 d) Hệ thống phanh dẫn động thủy lực -khí nén Để tận dụng ưu điểm của hai loại dẫn động trên người ta sử dụng hệ thống dẫn động... tổng thể hệ thống phanh khí nén Hình 2.1: Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh nén 1 Máy nén khí 10.Bàn đạp phanh 17.Van bảo vệ 2 Van điều áp 11.Tổng van 18.19 Bình chứakhí 3 Lọc tách nước 12 Van hạn chế áp suất 20.Van điều khiển 4 Van an toàn kép 13 Bầu phanh bánh trước 13 21 Van gia tốc 5.6.Bình chứa khí 7.8 Ống dẫn 14 Điều hòa lực phanh 22.23 Bầu tích năng 15.16 Bầu phanh chính cầu sau Trên hình... quay cơ cấu phanh về vị trí nhả phanh, bánh xe lăn trơn Khi phanh bằng phanh chân , van phân phối mở đường khí vào đường A tới khoang S, đồng thời trong khoang Q có khí nén, màng 6 bị dịch chuyển về bên phải, đòn đẩy 7 sẽ kéo cam quay thực hiện xoay cam để phanh bánh xe Khi thôi phanh, khí nén theo đường A thoát ra ngoài qua van phân phối, thực hiện sự nhả phanh Nếu trên ô tô không còn khí nén, lò xo . Cơ cấu phanh dạng phanh đĩa. - Cơ cấu phanh dạng phanh dải. c) Theo dẫn động phanh: - Hệ thống phanh dẫn động bằng cơ khí. - Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén. - Hệ thống phanh dẫn. Hệ thống phanh dẫn động liên hợp : cơ khí, thủy lực , khí nén, … - Hệ thống phanh dẫn động có trợ lực. - Hệ thống phanh dẫn động điện từ. d) Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh: - Phanh. điểm phân tích ở trên và các đặc điểm của xe tải em quyết định chọn thiết kế hệ thống phanh khí nén sử dụng cơ cấu phanh tang trống. 2.1 Sơ đồ tổng thể hệ thống phanh khí nén Hình 2.1: