Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest

LỜI NÓI ĐẦULà sinh viên ngành kỹ thuật, việc làm đồ án môn học là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên. Và đặc biệt, để kết thúc khóa học, mỗi sinh viên cần phải hoàn thành được đồ án tốt nghiệp với những kiến thức đã được học cũng như học hỏi thêm từ các tài liệu sẵn có. Đồ án tốt nghiệp có khối lượng lớn hơn, yêu cầu các sinh viên phải thật sự chăm chỉ, chịu khó tìm, đọc các tài liệu và vận dụng các kiến thức đã học thì mới hoàn thành được. Và mỗi sinh viên khi làm đồ án tốt nghiệp cần có một lịch trình làm việc cụ thể để có thể hoàn thành kịp tiến độ đã đặt ra.Với sự phát triển của kinh tế hiện nay và nhu cầu của con người, kéo theo sự gia tăng phương tiện ô tô tham gia giao thông thì mức độ an toàn cho con người khi tham gia giao thông là rất cần thiết. Là sinh viên ngành cơ khí động lực, việc khảo sát và tính toán hệ thống phanh rất bổ ích. Yêu cầu em phải nắm vững kiến thức về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết, bộ phận trong hệ thống, từ đó giúp em có thể vận dụng các kiến thức đó trong hiện tại và tương lai để đề ra các phương án thiết kế, cải tạo hệ thống phanh sao cho tăng tính ổn định, tính năng dẫn hướng và hiệu quả phanh là cao nhất để đảm bảo an toàn cho con người khi tham gia giao thông.Với mục đích đó em đã chọn đề tài “Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest” để làm đề tài tốt nghiệp. Em hi vọng các thầy cô có thể tận tình giúp đỡ, giải đáp các thắc mắc để em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp và kết thúc khóa học đạt kết quả tốt.Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2015Sinh viên thực hiệnLê Tiến Việt CHƯƠNG 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀICùng với sự phát triển của nền kinh tế hiện nay, ngành công nghiệp ô tô cũng đang thay đổi theo hướng tích cực hơn. Với sự gia tăng về số lượng xe lưu thông hiện nay, những thay đổi, cải tiến hiện đại hơn của các cơ cấu, hệ thống trên xe ôtô là rất cần thiết. Số lượng xe lưu thông nhiều, tốc độ xe ngày càng được thay đổi theo hướng nhanh hơn, mạnh mẽ hơn nên vấn đề an toàn cho người sử dụng luôn được ưu tiên hàng đầu.Hiện nay, các nhà sản xuất vẫn luôn tìm ra các phương án để cải tiến, nâng cao chất lượng của hệ thống phanh để đảm bảo mức độ an toàn cho người sử dụng đến mức tối đa, từ đó để chiếm lấy lòng tin của khách hàng đối với hãng xe của mình.Đối với em là sinh viên ngành cơ khí động lực thì việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu các cơ cấu hệ thống là rất cần thiết, mà cụ thể ở đây là hệ thống phanh. Để hiểu rõ hơn về kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết và từng chi tiết cụ thể trong hệ thống phanh em đã chọn đề tài “ Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest”. Qua việc khảo sát và tính toán này, em có thể xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống phanh thông qua các công thức tính toán hệ thống phanh, đồng thời cũng giúp em quen dần với việc tính toán hệ thống phanh hơn, để từ đó em biết được khả năng của bản thân trong việc tính toán, tìm hiểu về một hệ thống trên ô tô như thế nào.Em hi vọng với đề tài này em có thể tập trung lại những kiến thức cần thiết về hệ thống phanh để phục vụ cho bản thân trong việc nghiên cứu về hệ thống phanh của các loại xe ôtô sau này, cũng như để làm tài liệu có ích cho công việc trong tương lai.CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu2.1.1. Công dụngHệ thống phanh dùng để: Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang.Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng: Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe.2.1.2. Yêu cầuHệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: Làm việc bền vững, tin cậy. Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh. Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. Có khả năng thoát nhiệt tốt.Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ.Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh là: Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. Phanh dự trữ: dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính hỏng. Phanh dừng: còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay. Phanh chậm dần: trên các ô tô tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách – lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:+ Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng trong giới hạn cho phép khi xuống dốc.+ Để giảm dần tốc độ của ôtô trước khi dừng hẳn.Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập.Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường.Để có hiệu quả phanh cao: Dẫn động phanh phải có độ tin cậy lớn. Phân phối momen phanh lên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng. Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn.Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe. Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh.Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chính sau: Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất. Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì: Các bánh xe trước trượt sẽ làm ô tô bị trượt ngang; Các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra, các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám.Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System – ABS).2.1.3. Phân loại Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc (hình 21a 5), phanh đĩa (hình 21b 5) và phanh dải (hình 21c 5). Theo loại dẫn động phanh, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau). (a)(b)(c)Hình 21. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chínha Phanh trống guốc; b Phanh đĩa; c Phanh dải;2.2. Cơ cấu phanhLà bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép.Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực…Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống – guốc, đĩa hay dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt.2.2.1. Cơ cấu phanh loại trống – guốc2.2.1.1. Thành phần và cấu tạoĐây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm: Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh). Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh. Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại. Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực).2.2.1.2. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giáSố bậc tự do của guốc phanhSố lượng cơ cấu épLoại cơ cấu épXi lanh thủy lựcCamChêmMột1 2 Hai1 2 Hình 22. Các sơ đồ phanh trống guốcCó rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh như hình 22 5. Các sơ đồ này khác nhau ở: Dạng và số lượng cơ cấu ép. Số bậc tự do của các guốc phanh. Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép.Và do vậy, khác nhau ở: Hiệu quả làm việc. Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc. Gía trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe. Mức độ phức tạp của kết cấu. (a)(b) (c)(d)Hình 23. Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụnga Ép bằng cam; b Ép bằng xi lanh thủy lực; c Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự dod Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự doHiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 23a và 23b. Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép. Sau đó là đến các sơ đồ hình 23c và 23d.Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng đặc trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh, là: tính thuận nghịch, tính cân bằng và hệ số hiệu quả. Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị momen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển động của ô tô. Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục của bánh xe.

Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest CÁC KÝ HIỆU VIẾT TẮT STT Ký hiệu Tên tiếng anh Tên tiếng việt 1 ABS Antilock Braking System Hệ thống chống hãm cứng bánh xe 2 ECU Electronic Control Unit Bộ điều khiển điện tử 3 EBD Electronic Brake-force Distribution Hệ thống phân phối lực phanh bằng điện tử 4 4WD 4-Wheel Driver 4 bánh xe dẫn động 5 LED Light Emitting diode Điốt phát quang 6 TDCi Turbo Direct Common Rail injection Phun nhiên liệu điện tử có turbo tăng áp 7 RDS Radio Data System Hệ thống dữ liệu radio Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest LỜI NÓI ĐẦU Là sinh viên ngành kỹ thuật, việc làm đồ án môn học là không thể thiếu đối với mỗi sinh viên. Và đặc biệt, để kết thúc khóa học, mỗi sinh viên cần phải hoàn thành được đồ án tốt nghiệp với những kiến thức đã được học cũng như học hỏi thêm từ các tài liệu sẵn có. Đồ án tốt nghiệp có khối lượng lớn hơn, yêu cầu các sinh viên phải thật sự chăm chỉ, chịu khó tìm, đọc các tài liệu và vận dụng các kiến thức đã học thì mới hoàn thành được. Và mỗi sinh viên khi làm đồ án tốt nghiệp cần có một lịch trình làm việc cụ thể để có thể hoàn thành kịp tiến độ đã đặt ra. Với sự phát triển của kinh tế hiện nay và nhu cầu của con người, kéo theo sự gia tăng phương tiện ô tô tham gia giao thông thì mức độ an toàn cho con người khi tham gia giao thông là rất cần thiết. Là sinh viên ngành cơ khí động lực, việc khảo sát và tính toán hệ thống phanh rất bổ ích. Yêu cầu em phải nắm vững kiến thức về cấu tạo và nguyên lý làm việc của các chi tiết, bộ phận trong hệ thống, từ đó giúp em có thể vận dụng các kiến thức đó trong hiện tại và tương lai để đề ra các phương án thiết kế, cải tạo hệ thống phanh sao cho tăng tính ổn định, tính năng dẫn hướng và hiệu quả phanh là cao nhất để đảm bảo an toàn cho con người khi tham gia giao thông. Với mục đích đó em đã chọn đề tài “Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest” để làm đề tài tốt nghiệp. Em hi vọng các thầy cô có thể tận tình giúp đỡ, giải đáp các thắc mắc để em có thể hoàn thành được đồ án tốt nghiệp và kết thúc khóa học đạt kết quả tốt. Đà Nẵng, ngày 27 tháng 05 năm 2015 Sinh viên thực hiện Lê Tiến Việt 2 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest CHƯƠNG 1. MỤC ĐÍCH VÀ Ý NGHĨA ĐỀ TÀI Cùng với sự phát triển của nền kinh tế hiện nay, ngành công nghiệp ô tô cũng đang thay đổi theo hướng tích cực hơn. Với sự gia tăng về số lượng xe lưu thông hiện nay, những thay đổi, cải tiến hiện đại hơn của các cơ cấu, hệ thống trên xe ôtô là rất cần thiết. Số lượng xe lưu thông nhiều, tốc độ xe ngày càng được thay đổi theo hướng nhanh hơn, mạnh mẽ hơn nên vấn đề an toàn cho người sử dụng luôn được ưu tiên hàng đầu. Hiện nay, các nhà sản xuất vẫn luôn tìm ra các phương án để cải tiến, nâng cao chất lượng của hệ thống phanh để đảm bảo mức độ an toàn cho người sử dụng đến mức tối đa, từ đó để chiếm lấy lòng tin của khách hàng đối với hãng xe của mình. Đối với em là sinh viên ngành cơ khí động lực thì việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu các cơ cấu hệ thống là rất cần thiết, mà cụ thể ở đây là hệ thống phanh. Để hiểu rõ hơn về kết cấu và nguyên lý của các bộ phận, cụm chi tiết và từng chi tiết cụ thể trong hệ thống phanh em đã chọn đề tài “ Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest”. Qua việc khảo sát và tính toán này, em có thể xác định được kết quả các thông số kết cấu của hệ thống phanh thông qua các công thức tính toán hệ thống phanh, đồng thời cũng giúp em quen dần với việc tính toán hệ thống phanh hơn, để từ đó em biết được khả năng của bản thân trong việc tính toán, tìm hiểu về một hệ thống trên ô tô như thế nào. Em hi vọng với đề tài này em có thể tập trung lại những kiến thức cần thiết về hệ thống phanh để phục vụ cho bản thân trong việc nghiên cứu về hệ thống phanh của các loại xe ôtô sau này, cũng như để làm tài liệu có ích cho công việc trong tương lai. 3 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest CHƯƠNG 2. TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 2.1. Công dụng, phân loại, yêu cầu 2.1.1. Công dụng Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó. - Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên các mặt đường dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang. Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng: - Nó đảm bảo cho ô tô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc. - Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và năng suất vận chuyển của xe. 2.1.2. Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: - Làm việc bền vững, tin cậy. - Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm. - Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa. - Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế. - Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô máy kéo khi phanh. - Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng. - Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng. - Có khả năng thoát nhiệt tốt. Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ. Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh là: - Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân. - Phanh dự trữ: dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính hỏng. 4 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest - Phanh dừng: còn gọi là phanh phụ. Dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc. Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay. - Phanh chậm dần: trên các ô tô tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách – lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để: + Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ô tô không tăng trong giới hạn cho phép khi xuống dốc. + Để giảm dần tốc độ của ôtô trước khi dừng hẳn. Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau. Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập. Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường. Để có hiệu quả phanh cao: - Dẫn động phanh phải có độ tin cậy lớn. - Phân phối momen phanh lên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh. Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên chúng. - Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn. Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe. Đồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh. Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chính sau: - Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau. Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất. - Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh. Vì: Các bánh xe trước trượt sẽ làm ô tô bị trượt ngang; Các bánh xe sau trượt có thể làm ô tô 5 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest mất tính điều khiển, quay đầu xe. Ngoài ra, các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám. Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô hiện đại người ta sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System – ABS). 2.1.3. Phân loại - Theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: Phanh bánh xe và phanh truyền lực. - Theo dạng bộ phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc (hình 2-1a [5]), phanh đĩa (hình 2-1b [5]) và phanh dải (hình 2-1c [5]). - Theo loại dẫn động phanh, phanh chia ra: Phanh cơ khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ và phanh liên hợp (kết hợp các loại khác nhau). (a) (b) (c) Hình 2-1. Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính a- Phanh trống guốc; b- Phanh đĩa; c- Phanh dải; 2.2. Cơ cấu phanh Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép. Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực… Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống – guốc, đĩa hay dải. Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt. 2.2.1. Cơ cấu phanh loại trống – guốc 2.2.1.1. Thành phần và cấu tạo Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất. Cấu tạo gồm: - Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe - Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh). 6 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest - Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu. Là nơi lắp đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh. - Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại. - Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực). 2.2.1.2. Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá Số bậc tự do của guốc phanh Số lượng cơ cấu ép Loại cơ cấu ép Xi lanh thủy lực Cam Chêm Một 1 2 Hai 1 2 Hình 2-2. Các sơ đồ phanh trống guốc Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh như hình 2-2 [5]. Các sơ đồ này khác nhau ở: - Dạng và số lượng cơ cấu ép. - Số bậc tự do của các guốc phanh. - Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép. Và do vậy, khác nhau ở: - Hiệu quả làm việc. - Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc. - Gía trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe. - Mức độ phức tạp của kết cấu. 7 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest (a) (b) (c) (d) Hình 2-3. Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng a- Ép bằng cam; b- Ép bằng xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 2-3a và 2-3b. Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép. Sau đó là đến các sơ đồ hình 2-3c và 2-3d. Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng đặc trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh, là: tính thuận nghịch, tính cân bằng và hệ số hiệu quả. - Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị momen phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển động của ô tô. 8 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest - Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục của bánh xe. - Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa momen phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh. Sơ đồ lực tác dụng lên các guốc phanh trên hình 2-3 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau: - Các má phanh bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu. - Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN) đặt ở giữa vòng cung của má phanh trên bán kính r t . Từ sơ đồ ta thấy rằng: - Lực ma sát tác dụng lên các guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động, ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này được gọi là guốc tự siết. - Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách. Hiện tượng tự siết và tự tách là một đặc điểm đặc trưng của các cơ cấu phanh guốc. Sơ đồ hình 2-3a có cơ cấu ép cơ khí, dạng cam đối xứng. Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau, và bởi vậy áp lực tác dụng lên các guốc và momen phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau. Sơ đồ hình 2-3b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động hai guốc bằng nhau: P 1 = P 2 = P. Tuy vậy, do hiện tượng tự siết nên áp lực N 1 > N 2 và M p1 > M p2 . Cũng do N 1 > N 2 , nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn của guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều. Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xi lanh ép có đường kính làm việc hai phía khác nhau: phía guốc tự siết – đường kính xi lanh nhỏ hơn. Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng. Nó thường được sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc ở các bánh sau của ôtô du lịch. Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ 2-3a: ( ) 1 2 / . 100% hq p t K M P P r = Σ + = , thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực (2-3b) sẽ là 116% ÷ 122%, khi có cùng các kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh f = 0,30 ÷ 0,33. 9 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với hai xi lanh làm việc riêng rẽ. Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết. Hiệu quả phanh trong trường hợp này có thể tăng được 1,6 ÷ 1,8 lần so với cách bố trí bình thường. Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu không có tính thuận nghịch. Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như hình 2-3d. Các guốc phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định. Cơ cấu ép gồm hai xi lanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh. Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta còn dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa. Tức là cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa – tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia. Ví dụ kết cấu như trên hình 2-4 hay các sơ đồ VI đến IX trên hình 2-2. Hình 2-4. Các cơ cấu phanh tự cường hóa Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao, hệ số hiệu quả có thể đạt 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép. Nhưng momen phanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng. Xu hướng hiện nay là sử dụng cơ cấu phanh loại bình thường với các guốc có điểm quay cố định, cùng phía. Trường hợp cần thiết thì dùng thêm các trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh. Để đánh giá mức độ tự cường hóa, người ta sử dụng hệ số tự cường hóa: / c o K N N = Σ Σ Ở đây: ∑N và ∑N o – tương ứng là tổng các lực pháp tuyến tác dụng lên má phanh khi trống phanh quay và khi trống phanh đứng yên. 10 [...]... phanh trên đường dài và liên tục Bởi thế phanh này còn gọi là phanh chậm dần 24 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest Hệ thống phanh phụ phải đảm bảo phanh được ô tô với hiệu quả phanh không lớn lắm trong thời gian dài Hệ thống phanh này rất thích hợp khi ô tô chạy ở vùng đồi núi, vì trong điều kiện như thế hệ thống phanh chính bị nóng quá mức và hư hỏng Nhờ có hệ thống phanh. .. VỀ XE FORD EVEREST 33 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest 3.1 Giới thiệu chung về xe Ford Everest Hình 3-1 Xe Ford Everest Ford Everest là loại xe ô tô du lịch, được sản xuất từ năm 2000 tại nhà máy ô tô Ford – Mỹ và tham gia thị trường Việt Nam từ năm 2005 Trong giai đoạn 2005 – 2006, Ford đã tiêu thụ được 3.625 chiếc xe này và trong năm 2007 – 2008, lượng Ford Everest bán... trơn hay khi phanh gấp, đảm bảo tính hiệu quả và tính ổn định của ô tô trong quá trình phanh 2.5.1 Giới thiệu về cấu tạo và chức năng của hệ thống ABS Các bộ điều chỉnh lực phanh, bằng cách điều chỉnh sự phân phối áp suất trong dẫn động phanh các bánh xe trước và sau có thể đảm bảo: 25 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest - Hoặc hãm cứng đồng thời các bánh xe để sử dụng... tốc góc của bánh xe và gia tốc chậm dần của nó 26 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest Như vậy, hệ thống chống hãm cứng bánh xe là một trong các hệ thống an toàn chủ động của một ô tô hiện đại Nó góp phần giảm thiểu các tai nạn nguy hiểm nhờ điều khiển quá trình phanh một cách tối ưu Một hệ thống ABS nào cũng bao gồm 3 cụm bộ phận chính: - Cụm tín hiệu vào bao gồm các cảm... với hệ thống phanh, dẫn động phanh phải đảm bảo những yêu cầu cụ thể sau: 13 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest - Đảm bảo sự tỷ lệ giữa momen phanh sinh ra với lực tác dụng lên bàn đạp và hành trình của nó - Thời gian chậm tác dụng khi phanh không vượt quá 0,6s, khi nhả phanh không được lớn hơn 1,2s - Phải có ít nhất hai dòng độc lập và khi một dòng hỏng, hiệu quả phanh. .. khí nén; 19 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest 7,9- Các bầu phanh xe kéo; 8- Tổng van phân phối; - Dẫn động phanh rơ moóc một đường: Hình 2-13 Sơ đồ dẫn động phanh rơ moóc một đường 11,16- Các bình chứa khí nén; 12- Van cắt nối đường ống; 13- Đầu nối ống giữa xe kéo và rơ moóc; 14- Đường nối giữa xe kéo và rơ moóc; 15- Van phân phối phanh rơ moóc; 17- Bầu phanh rơ moóc;... mòn cho hệ thống phanh chính, lốp và có khi là động cơ nữa Ngoài ra, hệ thống phanh phụ đảm bảo cho hệ thống phanh chính luôn luôn ở trạng thái sẵn sàng làm việc Về mặt kết cấu hệ thống phanh phụ có thể có loại cơ khí, khí, thủy lực và điện động Hệ thống phanh phụ được sử dụng ngày càng rộng rãi, chủ yếu trên ô tô hành khách và ô tô tải trọng trung bình và lớn 2.5 Hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS.. .Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest Cơ cấu phanh với cơ cấu ép bằng cam hay chêm và các guốc một bậc tự do không có tính chất tự cường hóa (nên Kc = 1) 2.2.2 Cơ cấu phanh loại đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch (chủ yếu ở các bánh trước) Gần đây loại phanh này bắt đầu được sử dụng trên một số ôtô vận tải và chở khách Phanh đĩa có... Nguồn năng lượng; 5- Xi lanh chính; 6- Xi lanh bánh xe; 31 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest Hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS) thực chất là một bộ điều chỉnh lực phanh có mạch liên hệ ngược Sơ đồ khối điển hình của một ABS có dạng như trên hình 2-21 [5], gồm: - Bộ phận cảm biến 1, bộ phận điều khiển 2, bộ phận chấp hành 3 và nguồn năng lượng 4 - Bộ phận cảm biến 1 có nhiệm... Cảm biến tốc độ bánh xe; 2- Xi lanh phanh bánh xe; 3- Áp suất dầu phanh; a Phần xử lý tín hiệu Trong phần này các tín hiệu được cung cấp đến bởi các cảm biến tốc độ bánh xe sẽ được biến đổi thành dạng thích hợp để sử dụng cho phần logic điều khiển 29 Khảo sát và tính toán kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Ford Everest Để ngăn ngừa sự trục trặc khi đo tốc độ các bánh xe, sự giảm tốc của xe có thể phát sinh