Thiết kế hệ thống phanh xe bán tải 05 chỗ 1,88 tấn

Plx Lực lò xo hồi vị màng phanh p Áp suất dầu dẫn ñộng phanh q Áp suất làm việc của bề mặt ma sát rb Bán kính làm việc của lốp rtk Bán kính thiết kế lý thuyết của lốp rt Bán kính mặt

MỤC LỤC

LỜI NÓI ðẦU 3

BẢNG KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT 4

1 Mục ñích, ý nghĩa của ñề tài 6

2 Tổng quan 6

2.1 Tổng quan hệ thống phanh trên ô tô 6

2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 6

2.1.2 Kết cấu hệ thống phanh trên ô tô 9

2.2 Các thông số cho trước và các hệ thống trên xe tham khảo 20

2.2.1 Thông số kỹ thuật của xe 20

2.2.2 Các hệ thống trên xe tham khảo 20

3 Tính toán thiết kế hệ thống phanh 22

3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh và dẫn ñộng phanh 22

3.1.1 Cơ cấu phanh 22

3.1.2 Dẫn ñộng phanh 23

3.2 Tính toán cơ cấu phanh 24

3.2.1 Xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm của xe theo chiều dọc 24

3.2.2 Xác ñịnh momen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh 25

3.2.3 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe 28

3.2.4 Momen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu 29

3.2.5 Tính toán xác ñịnh bề rộng má phanh 34

3.2.6 Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh 36

3.3 Tính toán dẫn ñộng phanh 39

3.3.1 Hành trình dịch chuyển ñầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép 39

3.3.2 ðường kính xy lanh chính và xy lanh công tác 40

3.3.3 Hành trình dịch chuyển của piston xilanh chính 41

3.3.4 Hành trình và tỷ số truyền bàn ñạp phanh 43

3.3.5 Lực cần thiết tác dụng lên bàn ñạp phanh 44

3.3.6 ðường kính xy-lanh của bầu trợ lực 46

4 Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống phanh 47

4.1 Cơ cấu phanh 47

4.1.1 Cơ cấu phanh trước 47

4.1.2 Cơ cấu phanh sau 48

4.2 Dẫn ñộng phanh 49

4.3 Trợ lực phanh 50

4.4 Nguyên lý hoạt ñộng của hệ thống ABS 53

4.4.1 Khi không phanh 53

4.4.2 Khi phanh thường (ABS chưa làm việc) 53

4.4.3 Khi phanh khẩn cấp (ABS hoạt ñộng) 54

4.5 Nguyên lý hoạt ñộng của các hệ thống EBD, IBA, VDC 59

4.5.1 Nguyên lý hoạt ñộng của hệ thống EBD 59

4.5.2 Nguyên lý hoạt ñộng của hệ thống IBA 65

4.5.3 Nguyên lý hoạt ñộng của hệ thống VDC 66

4.6 Các cảm biến 68

4.6.1 Cảm biến tốc ñộ bánh xe 68

4.6.2 Cảm biến giảm tốc G 69

4.6.3 Cảm biến gia tốc ngang 70

5 Hư hỏng thường gặp và cách khắc phục hệ thống phanh 71

5.1 Công việc kiểm tra và bảo dưỡng cần thiết 71

5.1.1 Công việc kiểm tra cần thiết 71

5.1.2 Công việc bảo dưỡng cần thiết 71

5.2 Hư hỏng thường gặp và cách khắc phục 72

5.3 Kiểm tra hệ thống ABS 74

5.3.1 Kiểm tra nhanh chất lượng của ABS 74

5.3.2 Kiểm tra các cảm biến 76

5.3.3 Kiểm tra bộ chấp hành thuỷ lực ABS 76

KẾT LUẬN 78

TÀI LIỆU THAM KHẢO 79

LỜI NÓI đẦU

Nằm trong khung chương trình ựào tạo kỹ sư ngành Cơ Khắ động Lực, ựồ án tốt nghiệp coi như là một học kỳ chắnh thức Vì vậy mục ựắch chắnh của việc làm ựồ

án tốt nghiệp là ựể ựáp ứng ựúng khung chương trình bên cạnh ựó việc làm ựồ án tốt nghiệp cũng mang ý nghĩa kiểm tra kiến thức lý thuyết và vận dụng nó vào thực tế

Trong quá trình xây dựng ựất nước theo hướng công nhiệp hóa, hiện ựại hóa nhu cầu cơ giới hóa rất lớn Trong ựó nhu cầu vận tải bằng ôtô ngày càng phát triển theo quy luật của một xã hội tiến bộ, trong ựó số lượng và chủng loại ôtô tải và khách ngày càng tăng Từ những năm 80 của thế kỷ XX, nước ta ựã nhập khẩu các loại ô tô có kết cấu tiên tiến Sau những năm 1990 và ựặc biệt là sự kiện Liên Xô và các nước xã hội chủ nghĩa anh em ở đông Âu bị sụp ựổ, số lượng và chủng loại ôtô

có kết cấu tiên tiến xuất xứ từ các nước tư bản chủ nghĩa và các nước đông Á (Nhật Bản, Hàn Quốc) có cơ hội ựể chiếm lĩnh thị trường Việt Nam Vì vậy, ựòi hỏi người cán bộ kỹ thuật ôtô trong giai ựoạn này phải thắch nghi ựược cái mới Thấy ựược tầm quan trọng ựó nhà nước ta ựã khuyến khắch thành lập các công ty liên doanh lắp ráp trong và ngoài nước, ựể người Việt Nam có cơ hội xâm nhập tìm hiểu công nghệ ôtô các nước tiên tiến Do ựó mục ựắch thiết kế hệ thống phanh xebán tải dựa trên xe tham khảo Nissan Navara D40 không nằm ngoài cái chung ựó Song trước sức ép chung toàn cầu về: Chất lượng, giá thành, ựặc biệt là viễn cảnh cạn kiện nguồn dầu mỏ và an toàn giao thông.Trong sự nổ lực hoàn thiện ựể ựáp ứng nhu cầu trên, hệ thống phanh ựóng vai trò ựáng kể để thấy rõ sự tiên tiến hệ thống phanh xebán tải, nên em ựã mạnh dạn làm ựề tài này Thời giai ựầu, bản thân còn bỡ ngỡ trước yêu cầu của một ựồ án tốt nghiệp Tuy nhiên nhờ sự giúp của giáo viên hướng dẫn và các thầy trong khoa tận tình giúp ựỡ, cùng với sự nổ lực của bản thân tắch cực tìm tòi thu thập các kết quả thực tế, nên cơ bản ựã ựáp ứng ựược nhu cầu ựặt ra của ựồ án tốt nghiệp Tuy nhiên do trình ựộ bản thân chưa rộng về nhiều lĩnh vực, nên ựồ án còn nhiều thiếu sót

Cuối cùng, em xin cảm ơn giáo viên hướng dẫn, cùng các thầy cô giáo ựã tạo ựiều kiện cho em hoàn thành tốt ựề tài

đà Nẵng, ngày 15 tháng 06 năm 2012

Sinh viên thực hiện

Trương Duy

BẢNG KÝ HIỆU VÀ VIẾT TẮT

Ký hiệu

a Khoảng cách từ trọng tâm ô tô ñến tâm trục bánh trước

b Khoảng cách từ trọng tâm ô tô ñến tâm trục bánh sau

dc ðường kính xilanh chính

d1 , d2 ðường kính xilanh công tác cơ cấu phanh trước và sau

f Hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh

f.N Lực ma sát

Go Trọng lượng bản thân ô tô

Ga Trọng lượng toàn bộ ô tô khi ñầy tải

Ga1 Trọng lượng phân bố lên cầu trước khi ñầy tải

Ga2 Trọng lượng phân bố lên cầu sau khi ñầy tải

Jp Mô men quán tính của bánh xe

K12 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe

Kr Hệ số tối ưu

R1 , R2 Bán kính trong và ngoài ñĩa phanh

Rtb Bán kính trung bình cảu ñĩa phanh

bvk Bề rộng hình vành khăn của ñĩa

α Góc ôm của má phanh

µ Hệ số ma sát trượt

L Chiều dài cơ sở của ô tô

Mp Mômen phanh

Mpt,Mps Mômen phanh thực tế sinh ra ở guốc phanh trước và sau

Mp1, Mp2 Mômen phanh lý thuyết sinh ra ở cầu trước và sau

Mg1,Mg2 Momen phanh do các guốc tạo ra cho tang trống

Mφ Mômen bám giữa bánh xe và mặt ñường

Plx Lực lò xo hồi vị màng phanh

p Áp suất dầu dẫn ñộng phanh

q Áp suất làm việc của bề mặt ma sát

rb Bán kính làm việc của lốp

rtk Bán kính thiết kế (lý thuyết) của lốp

rt Bán kính mặt trong trống phanh

Va, Vx Vận tốc cực ñại và vận tốc ôtô

Za1 Phản lực mặt ñường tác dụng lên các bánh xe cầu trước ôtô khi ñầy tải

Za2 Phản lực mặt ñường tác dụng lên các bánh xe cầu sau ôtô khi ñầy tải

β Là góc ôm má phanh của cơ cấu phanh sau

εb Gia tốc chậm dần của bánh xe khi phanh

hg Chiều cao trọng tâm ô tô

α1,α2 Góc ñặt ñầu và cuối của tấm ma sát

C Chiều dài cung trung bình

Lr Công trượt riêng

mt Khối lượng mỗi ñĩa phanh

δd Bề dày ñĩa phanh

Pbd Lực cần thiết tác dụng lên bàn ñạp phanh

Ptl Lực yêu cầu của bộ trợ lực

Db ðường kính xilanh của bầu trợ lực

1 Mục ñích, ý nghĩa của ñề tài

Trong những năm gần ñây, xã hội ngày càng phát triển, kéo theo mọi hoạt ñộng trong ñời sống xã hội ñều phát triển theo xu hướng hiện ñại hóa nên ñòi hỏi phải có những phương tiện hiện ñại phục vụ cho con người Do ñó song song với sự phát triển của mọi ngành nghề thì công nghệ ôtô cũng có sự thay ñổi khá lớn Nhu cầu của con người dần dần ñược ñáp ứng về các mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm môi trường… trong ñó vấn ñề an toàn ñược ñặt lên hàng ñầu Do mật ñộ ôtô trên ñường ngày càng lớn và tốc ñộ chuyển ñộng ngày càng cao cho nên vấn ñề tai nạn giao thông trên ñường là vấn ñề cấp thiết luôn phải quan tâm

Trong các nguyên nhân gây ra tai nạn giao thông ñường bộ do hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật thì nguyên nhân do mất an toàn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn Hiện nay, hệ thống phanh trang bị trên ôtô ngày càng ñược cải tiến, tiêu chuẩn

về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ ðối sinh viên ngành cơ khí ñộng lực em nhận thấy nghiên cứu, khảo sát và tính toán hệ thống phanh là việc rất bổ ích cho kiến thức sau này Nhằm ñi sâu tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, các ñặc tính làm việc của hệ thống phanh Từ ñó,

ñề ra những phương án thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính năng ổn ñịnh và tính năng dẫn hướng khi phanh, tăng ñộ tin cậy làm việc với mục ñích ñảm bảo an toàn chuyển ñộng và tăng hiệu quả vận chuyển của ôtô

Em xin chọn ñề tài “Thiết kế hệ thống phanh trên xe bán tải 05 chổ 1,88 tấn”

là hệ thống phanh dẫn ñộng thủy lực ñược trang bị hệ thống chống bó cứng bánh xe khi phanh ABS (Anti-Lock Braking System) kết hợp bộ ñiều hòa lực phanh cho cầu sau

Trong ñề tài này em tập trung thiết kế hệ thống phanh cho xe bán tải, ngoài ra

em còn tìm hiểu về các nguyên nhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng

2 Tổng quan

2.1 Tổng quan hệ thống phanh trên ô tô

2.1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại

* Hệ thống phanh dùng ñể giảm tốc ñộ của ôtô cho ñến khi dừng hẳn hoặc ñến một tốc ñộ cần thiết nào ñó Ngoài ra, hệ thống phanh còn giữ cho ôtô ñứng yên tại chỗ trên các mặt ñường dốc nghiêng hay trên mặt ñường ngang

Với công dụng như vậy hệ thống phanh là hệ thống ñặc biệt quan trọng Nó ñảm bảo cho ôtô chuyển ñộng an toàn ở mọi chế ñộ làm việc Nhờ ñó mới có khả

năng phát huy hết khả năng ñộng lực, nâng cao tốc ñộ và khả năng vận chuyển của ôtô

* Hệ thống phanh cần ñảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh ñột ngột với cường ñộ lớn trong trường hợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, ñể ñảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa

- Giữ cho ôtô ñứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạn chế

- Ðảm bảo tính ổn ñịnh và ñiều khiển của ôtô và khi phanh

- Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng ñứng và khi quay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (hoặc ñĩa phanh) cao và ổn ñịnh trong mọi ñiều kiện sử dụng

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn ñạp hay ñòn ñiều khiển phải nhỏ

* Ðể có ñộ tin cậy cao, ñảm bảo an toàn chuyển ñộng trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ôtô bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là:

- Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế ñộ chuyển ñộng, thường ñược ñiều khiển bằng bàn ñạp nên còn gọi là phanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng ñể phanh trong trường hợp phanh chính bị hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng ñể giữ xe ñứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc và thường ñược ñiều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: Trên các ôtô tải trọng lớn như xe tải có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng ñồi núi, thường xuyên phải chuyển ñộng xuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần Phanh chậm dần ñược dùng ñể phanh liên tục, giữ cho tốc ñộ ôtô không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là ñể giảm dần tốc

ñộ của ôtô trước khi dừng hẳn

Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chức năng của nhau Nhưng phải có ít nhất là hai bộ ñiều khiển và dẫn ñộng ñộc lập

* Ðể có hiệu quả phanh cao thì hệ thống phanh phải ñạt yêu cầu:

- Dẫn ñộng phanh phải có ñộ nhạy lớn

- Phân phối momen phanh trên các bánh xe phải ñảm bảo tận dụng ñược toàn

bộ trọng lượng bám ñể tạo lực phanh

- Trong trường hợp cần thiết, có thể dùng bộ phận trợ lực hay dùng dẫn ñộng khí nén hoặc bơm thủy lực ñể tăng hiệu quả phanh ñối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn

* Ðể quá trình phanh ñược êm dịu và ñể người lái cảm giác ñiều khiển ñược ñúng cường ñộ phanh, dẫn ñộng phanh phải có cơ cấu ñảm bảo tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn ñạp hoặc ñòn ñiều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe, ñồng thời không có hiện tượng tự siết khi phanh

* Ðể ñảm bảo tính ổn ñịnh và ñiều khiển của ôtô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các ñiều kiện sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của mặt ñường tác dụng lên chúng

- Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sai lệch cho phép không ñược vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang, mất tính ñiều khiển Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay ñầu, mất tính ổn ñịnh Ngoài ra, các bánh

xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Ðể ñảm bảo các yêu cầu này, trên các xe hiện ñại, người ta dùng các bộ ñiều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe khi phanh ABS

Yêu cầu về ñiều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện ñược ñánh giá bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn ñạp hay ñòn ñiều khiển và hành trình tương ứng của chúng

2.1.2 Kết cấu hệ thống phanh trên ô tô

2.1.2.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý

ma sát Trong quá trình phanh, ñộng năng của ôtô máy kéo ñược biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng 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 khác như: Bộ phận ñiều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận ñể xả khí ñối với dẫn ñộng thủy lực,

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - guốc, ñĩa hay dải Mỗi dạng có một ñặc ñiểm riêng biệt

Hình 1-1.Sơ ñồ nguyên lý các loại phanh chính

a) Phanh trống - guốc: 1-Piston; 2-Má phanh; 3-Tang trống

b) Phanh ñĩa: 1-Piston; 2-Má phanh; 3-ðĩa phanh

c) Phanh dải:1,5-Chắn bảo vệ; 2,6-Dải phanh; 3,8-Ổ khớp quay;7-Cần kéo;

9- lò xo

a) Loại phanh trống-guốc:

ðây là loại cơ cấu phanh ñược sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm:

- Trống phanh: Là một trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe

- Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: Là một ñĩa cố ñịnh bắt chặt với dầm cầu, là nơi lắp ñặt và ñịnh

vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: Khi phanh cơ c

sẽ ép các bề mặt ma sát c

ra lực ma sát ñể phanh bánh xe l

- Bộ phận ñiều chỉnh khe h

cần phải có một khe hở

ñược hoàn toàn Khe hở

trình của cơ cấu ép, tăng lư

không khí nén, tăng thờ

phải có cơ cấu ñể ñiều ch

pháp ñể ñiều chỉnh: bằng tay và t

* Cơ cấu phanh trống guốc loại 1

kép và có hai ñiểm tựa cố ñịnh của guốc ñ

ðây là loại cơ c

trống ñơn giản nhất, có tính ñối xứng qua

mặt phẳng ñối xứng thẳng ñứng về

phương diện kết cấu (

nhiên mô-men ma sát ñư

guốc có giá trị khác nhau do tính chất

tách/siết của các guốc ñối với tang trống

phụ thuộc chiều quay của bánh xe

Cụ thể cơ cấu phanh loại 1 có các

ñặc ñiểm về kết cấu ñáng chú ý:

+ Hai guốc của c

ñiểm tựa tâm quay cố ñịnh của guốc

ñược bố trí về cùng một phía ñối với c

dưới ở hình 1-2)

+ Hai guốc sử dụng chung một c

piston thường có cùng ñư

mô-men ma sát do hai gu

mặc dầu lực ép do xy lanh kép tạo ra l

* Cơ cấu phanh trống guốc loại 2

lanh ñơn và có hai ñiểm tựa cố ñịnh của tâm quay guốc ñ

u ép: Khi phanh cơ cấu ép do người lái ñiều khiển thông qua d

t ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trphanh bánh xe lại

nh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh và má phanh tối thiểu nào ñó, khoảng 0,2÷0,4[mm] ñể

này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm t

u ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lư

ời gian chậm tác dụng, ðể tránh những h

u chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh Có hai phương

ng tay và tự ñộng

ấu phanh trống guốc loại 1(loại trống guốc có cơ cấu ép bằng xy lanh

ểm tựa cố ñịnh của guốc ñược bố trí cùng phía):

ơ cấu phanh tang

ản nhất, có tính ñối xứng qua

ặt phẳng ñối xứng thẳng ñứng về

(hình 1-2) Tuy men ma sát ñược tạo ra bởi các

ốc có giá trị khác nhau do tính chất

ết của các guốc ñối với tang trống

ụ thuộc chiều quay của bánh xe

ấu phanh loại 1 có các

ặc ñiểm về kết cấu ñáng chú ý:

ốc của cơ cấu phanh có

ểm tựa tâm quay cố ñịnh của guốc

ột phía ñối với cơ cấu phanh (cùng một tâm quay chung phía

ốc sử dụng chung một cơ cấu ép là xy lanh kép (một xy lanh với hai ùng ñường kính nhưng chiều tác dụng là trái chi

men ma sát do hai guốc tạo ra cho tang trống là khác nhau do tính ch

ặc dầu lực ép do xy lanh kép tạo ra là giống nhau hoàn toàn

ấu phanh trống guốc loại 2(loại trống guốc có cơ c

ểm tựa cố ñịnh của tâm quay guốc ñược bố trí khác phía):

Hình 1-2 Cơ cấu phanh trống loại 1

n thông qua dẫn ñộng,

a trống phanh, tạo

ng phanh và má phanh

cho phanh nhả mài mòn, làm tăng hành

t hay lượng tiêu thụ

ng hậu quả xấu ñó,

ng phanh Có hai phương

ấu ép bằng xy lanh

ột tâm quay chung phía

ột xy lanh với hai

à trái chiều nhau), nên

ðây là loại cơ cấu phanh kiểu tang trống có tính ñối xứng ho

phương diện kết cấu qua tâm quay

bánh xe (xem hình 1-3) Vì v

men ma sát của tang trống ñ

ra bởi hai guốc có giá trị ho

giống nhau với các ñặc ñiểm nh

+ Hai guốc sử dụng hai c

ép riêng biệt bởi hai xy lanh ñ

trí về hai phía khác nhau (

+ Hai guốc của c

có tâm quay của ñiểm tựa cố

ñịnhñược bố trí về hai phía khác nhau

(xem hình 1-3)

* Cơ cấu phanh trống guốc loại 3

ép bằng xy lanh kép v

cường hóa):

ðây là loại cơ cấu phanh

kiểu tang trống ñặc biệt, có tính

ñối xứng về phương diện kết cấu

qua mặt phẳng ñối xứng (

hình 1-4) Tuy vậy

mô-sát của tang trống ñược tạo ra bởi

hai guốc có giá trị tăng l

kể nhờ guốc này cường hóa cho

guốc kia mặc dầu các thông số

cơ bản của cơ cấu phanh không

thay ñổi so với hai loại tr

Cơ cấu phanh loại 3 n

+ ðầu trên của hai guốc sử dụng chung một xy lanh kép ñể tạo lực ép chính cho hai guốc ( hình 1-4)

+ ðầu dưới của hai guốc ñ

(hình 1-4)

ấu phanh kiểu tang trống có tính ñối xứng ho

ện kết cấu qua tâm quay

) Vì vậy

mô-ủa tang trống ñược tạo

ởi hai guốc có giá trị hoàn toàn

ống nhau với các ñặc ñiểm như sau:

ốc sử dụng hai cơ cấu

ệt bởi hai xy lanh ñơn bố

ề hai phía khác nhau (hình 1-3)

ốc của cơ cấu phanh

ủa ñiểm tựa cố

ợc bố trí về hai phía khác nhau

ấu phanh trống guốc loại 3 – cường hóa (loại trống guốc có cằng xy lanh kép và thanh

ốc kia mặc dầu các thông số

ấu phanh không

ổi so với hai loại trên

ấu phanh loại 3 này có các ñặc ñiểm như sau

ủa hai guốc sử dụng chung một xy lanh kép ñể tạo lực ép chính )

ới của hai guốc ñược nối với nhau bằng thanh cường hóa t

Hình 1-3 Cơ cấu phanh trống guốc loại 2

Hình 1-4 Cơ cấu phanh trống guốc loại 3

cường hóa)

ấu phanh kiểu tang trống có tính ñối xứng hoàn toàn về

ại trống guốc có cơ cấu

ủa hai guốc sử dụng chung một xy lanh kép ñể tạo lực ép chính

ờng hóa tùy ñộng

ấu phanh trống guốc loại 2

ấu phanh trống guốc loại 3 (loại ờng hóa)

+ Mỗi guốc của cơ c

bố trí cùng phía với xy lanh kép (

* Cơ cấu phanh trống guốc loại 4

ðây cũng là một loại c

về phương diện kết cấu ñối với hai guốc qua mặt phẳng ñối xứng (

Mô-men ma sát của tang trống ñ

nhau Mp1 = Mp2 (hai guốc ñ

cho chúng có cùng biến dạng v

nhiên lực ép từ cam ép lên các gu

guốc phụ thuộc vào chiều quay

Cơ cấu phanh loại 4 này có các

ñặc trưng như sau

+ Hai guốc sử dụng chung

b) Loại phanh ñĩa:

Cơ cấu phanh loại ñ

Phanh ñĩa nhiều lo

ơ cấu phanh ñều có thêm một tâm quay tùy ñ

ới xy lanh kép (khoảng cách c trên hình 1-4)

ấu phanh trống guốc loại 4 (loại trống guốc với cam ép):

ột loại cơ cấu phanh kiểu tang trống ñặc biệt, có tính ñối xứng

ện kết cấu ñối với hai guốc qua mặt phẳng ñối xứng (

ủa tang trống ñược tạo ra bởi hai guốc có giá trị ho

ốc ñược ép cưỡng bức với cùng hành trình nâng cam làm

ể tạo lực ép cho hai

ốc có tâm quay của

ố trí về một phía

i ñĩa thường ñược sử dụng trên ôtô du lịch

u loại: Kín, hở, một ñĩa, nhiều ñĩa, loại vỏ quay, ñ

ặc, ñĩa có xẻ các rảnh thông gió, ñĩa một lớ

i khác nhau

t loạt các ưu ñiểm so với cơ cấu phanh trống

-u trên bề mặt má phanh, do ñó má phanh mòn ñề-u và ít ph

Hình 1-5 Cơ cấu phanh trống guốc loại 4

(loại cam ép)

ùy ñộng cùng ñược

ại trống guốc với cam ép):

ấu phanh kiểu tang trống ñặc biệt, có tính ñối xứng

ện kết cấu ñối với hai guốc qua mặt phẳng ñối xứng (xem hình 1-5)

ợc tạo ra bởi hai guốc có giá trị hoàn toàn bằng

ùng hành trình nâng cam làm

men ma sát) Dĩ

là khác nhau do tính chất siết/tách của

quay, ñĩa quay và

ớp kim loại hay

- guốc như sau:

u và ít phải ñiều

ấu phanh trống guốc loại 4

ại cam ép)

Việc bảo dưỡng ñơn giản do không phải ñiều chỉnh khe hở, có khả năng làm việc với khe hở nhỏ 0,05÷0,15[mm] nên rất nhạy, giảm ñược thời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn ñộng

Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị của chúng ñể tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi ñiều kiện biến dạng của kết cấu Vì thế, phanh ñĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánh xe

- Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn ñịnh hơn

- ðiều kiện làm mát tốt hơn, nhất là ñối với dạng ñĩa quay

Tuy vậy, phanh ñĩa còn có một số nhược ñiểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

- Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

- Các ñĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

- Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước

Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không ñể tăng lực dẫn ñộng, nên khi ñộng cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn ñộng thấp và khó sử dụng chúng ñể kết hợp làm phanh dừng

Hình 1-6 Sơ ñồ các loại phanh ñĩa trên ôtô

a) Loại má kẹp cố ñịnh; b) Loại má kẹp tùy ñộng xilanh cố ñịnh;

c) Loại má kẹp tùy ñộng xilanh bố trí trên má kẹp

1-Má phanh; 2-Má kẹp; 3-Piston; 4-Vòng làm kín; 5-Thân xilanh;

6-Chốt dẫn hướng; 7-Vòng ñệm làm kín; 8-Cần ñịnh vị; 9-ðĩa phanh

8

§−êng dÇu

§−êng dÇu

§−êng dÇu

a)

7 6 8 9 9

c) Loại phanh dải:

Loại phanh này chủ yếu ñược sử dụng trên máy kéo xích Vì nó dùng phối hợp với ly hợp chuyển hướng tạo ñược một kết nối rất ñơn giản và gọn

Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối ñầu dải phanh và do

ñó khác nhau ở hiệu quả phanh

- Phanh dải ñơn giản không tự siết: Khi tác dụng lực, cả hai ñầu dải phanh ñược rút lên, siết vào trống phanh Ưu ñiểm của loại này là phanh êm dịu, hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay Nhược ñiểm là hiệu quả phanh không cao

- Phanh dải ñơn giản tự siết một chiều: Nhờ có một ñầu ñược nối cố ñịnh nên hiệu quả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần 6 lần Tuy vậy khi phanh thường dễ bị giật, không êm

- Phanh dải loại kép: Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nào thì hiệu quả phanh của nó cũng không ñổi và luôn luôn có một nhánh tự siết

- Phanh dải loại bơi: Nó làm việc tương tự như phanh dải ñơn giản tự siết, nhưng hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay

Tất cả các loại phanh dải ñều có nhược ñiểm là áp suất trên bề mặt ma sát phân bố không ñều Nên má phanh mòn không ñều và tải trọng hướng kính tác dụng lên trục lớn

2.1.2.2 Dẫn ñộng phanh

Dẫn ñộng phanh là một hệ thống dùng ñể ñiều khiển cơ cấu phanh

Dẫn ñộng phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính: cơ khí, chất lỏng thủy lực và khí nén Nhưng dẫn ñộng cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó ñảm bảo phanh ñồng thời các bánh xe Nên ñối với hệ thống phanh làm việc của ôtô ñược sử dụng chủ yếu hai loại dẫn ñộng là: thủy lực và khí nén Lực tác ñộng lên bàn ñạp phanh hoặc ñòn ñiều khiển phanh cũng như hành trình bàn ñạp và ñòn ñiều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra và các thông số dẫn ñộng phanh

a) Dẫn ñộng thủy lực:

Dẫn ñộng phanh bằng thủy lực ñược dùng nhiều cho xe ôtô du lịch, ôtô vận tải

có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xilanh phanh chính, bộ trợ lực phanh, xilanh làm việc ở các bánh xe

* Dẫn ñộng phanh thủy lực có những ưu ñiểm là :

- Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

- Luôn luôn ñảm bảo phanh ñồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòng dẫn ñộng chỉ bắt ñầu tăng khi tất cả má phanh ñã ép vào trống phanh

- Hiệu suất cao

- Kết cấu ñơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp

- Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay ñổi cơ cấu phanh

* Nhược ñiểm của dẫn ñộng thủy lực :

- Yêu cầu ñộ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn ñộng không làm việc ñược

- Lực cần thiết tác dụng lên bàn ñạp lớn nên thường sử dụng các bộ phận trợ lực ñể giảm lực bàn ñạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

- Sự dao ñộng áp suất của chất lỏng có thể làm cho các ñường ống bị rung ñộng và momen phanh không ổn ñịnh

- Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt ñộ thấp và ñộ nhớt tăng

* Theo hình thức dẫn ñộng phanh thủy lực có thể chia làm hai loại:

- Truyền ñộng phanh một dòng: Truyền ñộng phanh một dòng ñược sử dụng rộng rãi trên một số ôtô trước ñây vì kết cấu của nó ñơn giản

- Truyền ñộng phanh nhiều dòng: Dẫn ñộng hệ thống phanh làm việc nhằm mục ñích tăng ñộ tin cậy, cần phải có ít nhất hai dòng dẫn ñộng ñộc lập có cơ cấu ñiều khiển chung là bàn ñạp phanh Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh ñược ôtô máy kéo với một hiệu quả phanh nào ñó

* Theo loại năng lượng sử dụng, dẫn ñộng phanh thủy lực có thể chia làm 3 loại:

- Dẫn ñộng tác ñộng trực tiếp: Cơ cấu phanh ñược ñiều khiển trực tiếp chỉ bằng lực tác dụng người lái

- Dẫn ñộng tác ñộng gián tiếp: Cơ cấu phanh ñược dẫn ñộng một phần nhờ lực người lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn ñạp

- Dẫn ñộng dùng bơm và các bộ tích năng: lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áp lực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

* Dẫn ñộng thủy lực tác dụng trực tiếp:

Dẫn ñộng tác ñộng gián tiếp có nhược ñiểm là lực ñiều khiển của lái xe lớn, vì vậy ngày nay không sử dụng mà phải dùng loại gián tiếp có trợ lực bằng chân không hoặc khí nén ñể giảm nhẹ lực ñiều khiển cho lái xe

Hình 1-7 Dẫn ñộng phanh thuỷ lực tác ñộng trực tiếp

1,8-Xilanh bánh xe; 3,4-Piston trong xilanh chính;2,7-Ðường ống dẫn dầu ñến

xilanh bánh xe; 5-Bàn ñạp phanh; 6-Xilanh chính

* Dẫn ñộng thủy lực trợ lực chân không:

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng ñộ chân không trong ñường nạp của ñộng cơ ñể tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, ñể ñảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có ñộng cơ xăng cao tốc

Hình 1-8 Dẫn ñộng phanh thuỷ lực trợ lực chân không

1-Xilanh chính; 2-Piston xilanh chính; 3-Bình chứa dầu; 4-Bầu trợ lực; 5-Màng piston trợ lực; 6-Vòng cao su cơ cấu tỉ lệ; 7-Piston tỉ lệ;

8-Lọc không khí; 9-Bàn ñạp; 10-Lò xo; 11-Màng không khí; 12-Máy nén khí;

13-Van một chiều; 14,15-ðường dầu tới các xilanh bánh xe

* Dẫn ñộng thủy lực trợ lực khí nén:

Bộ trợ lực khí nén là bộ phận cho phép lợi dụng khí nén ñể tạo lực phụ, thường ñược lắp song song với xilanh chính, tác dụng lên dẫn ñộng hỗ trợ cho người lái.Bộ trợ lực phanh loại khí có hiệu quả trợ lực cao, ñộ nhạy cao, tạo lực phanh lớn cho nên ñược dùng nhiều ở ôtô tải

1- Ðường dầu ñến xilanh bánh xe; 2-Piston; 3 - Bình chứa dầu phanh;4-Xilanh chính; 5-Xilanh bánh xe; 6-Bình chứa khí nén;7-Cụm van khí nén; 8-Bàn ñạp

* Dẫn ñộng thủy lực trợ lực dùng bơm:

Bơm thủy lực: Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn ñộng Trong dẫn ñộng phanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như: bánh răng, cánh gạt, piston hướng trục Bơm thủy lực làm tăng áp suất làm việc, cho phép tăng ñộ nhạy, giảm kích thước và khối lượng của hệ thống.Nhưng ñồng thời, yêu cầu về làm kín, chất lượng ñường ống cũng cao hơn

Bộ tích năng thủy lực: Ðể ñảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế ñộ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực cần phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ: tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giải phóng nó, cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Hình 1-10 Dẫn ñộng phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng

1-Bàn ñạp; 2-Xilanh chính; 3,4-Van phanh; 5,6-Xilanh bánh xe; 7,9-Bộ tích

năng;8-Bộ ñiều chỉnh tự ñộng kiểu áp suất rơle; 10-Van an toàn; 11-Bơm

trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như: máy nén khí, van ñiều chỉnh áp suất, bình chứa, van phân phối, bầu phanh

*Ưu ñiểm :

- Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực ñiều khiển nhỏ

- Làm việc tin cậy hơn dẫn ñộng thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn có thể làm việc ñược, tuy hiệu quả phanh giảm)

- Dễ phối hợp với các dẫn ñộng và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau, như: phanh rơ moóc, ñóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

- Dễ cơ khí hóa, tự ñộng hóa quá trình ñiều khiển dẫn ñộng

* Nhược ñiểm:

- Ðộ nhạy thấp, thời gian chậm tác dụng lớn

- Do bị hạn chế bởi ñiều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơn chất lỏng trong dẫn ñộng thủy lực tới (10÷15) lần Nên kích thước và khối lượng của dẫn ñộng lớn

- Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

- Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

Hình 1-11 Sơ ñồ dẫn ñộng khí nén ôtô ñơn không kéo moóc

1-Máy nén khí; 2-Van an toàn; 3-Bộ ñiều chỉnh áp suất;4-Bộ lắng lọc và tách ẩm; Van bảo vệ kép; 6,10-Các bình chứa khí nén;7,9-Các bầu phanh xe kéo; 8-Tổng van

34

V

2.1.2.3 Phanh dừng và hệ thống phanh phụ

Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng ñể giữ xe ñứng yên tại chỗ khi dừng

xe hoặc khi không làm việc và thường ñược ñiều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay 2.2 Các thông số cho trước và các hệ thống trên xe tham khảo

2.2.1 Thông số kỹ thuật của xe

Bảng 2-1.Các thông số kỹ thuật chính của xe Nissan Navara D40

15 Dung tích thùng chứa nhiên liệu L 80

Linh hồn của xe bán tải Nissan Navara nằm ở ñộng cơ diesel mạnh mẽ 2.5L 4

xy lanh, trục cam kép 16 van ñược trang bị bộ nạp tăng áp biến thiên (VNT) và hệ thống cân bằng tự ñộng sẽ giảm thiểu ñộ rung, ñộ ồn của ñộng cơ Ngoài ra, với công nghệ phun nhiên liệu trực tiếp tiên tiến nhất trên ñộng cơ diesel

Công suất cực ñại: 174 Mã lực/ 4000 vòng/phút

Mô men xoắn cực ñại: 403 Nm/ 2000 vòng/phút

Hệ thống trợ lực phanh BA (Brake Assist)của xe bán tải Nissan Navara giúp tránh

va chạm từ phía sau, và nó cũng phối hợp với dây an toàn Pre-crash phanh tự ñộng ñể giúp giảm thiểu thương tích trong trường hợp va chạm là không thể tránh khỏi

Hệ thống chống bó cứng phanh(ABS) trên xe bán tải Nissan Navara tác ñộng tới phanh giúp cho bánh xe không bị khóa khi phanh ñột ngột nhờ ñó tài xế có thể ñiều khiển xe dễ dàng

2.2.2.3 Hệ thống lái

Xe Nissan Navara ñược trang bị hệ thống 4 bánh xe dẫn hướng 4WAS (4 Wheel Active Steer) giúp cho xe chuyển hướng ở tốc ñộ cao dễ dàng hơn Cơ cấu lái là loại bánh răng-thanh răng có trợ lực thủy lực

Tay lái trợ lực dầu: ðiều khiển dễ dàng giúp xe di chuyển linh hoạt trong mọi ñịa hình

Hệ thống lái có nút chuyển chế ñộ “Auto” (Tự ñộng) và “Sport” (Thể thao) ñể phù hợp với các ñiều kiện ñường và sở thích của người lái

2.2.2.4 Hệ thống treo

Nissan Navara sử dụng hệ thống treo trước tay ñòn kép lò xo trụ và thanh cân bằng, hệ thống treo sau với nhíp và bộ giảm chấn giúp xe vận hành êm ái trên mọi ñịa hình

Hệ thống ñiều khiển ñộng học xeVDC (Vehicle Dynamic Control) kết hợp với

hệ thống ñiều khiển lực kéo TCS (Traction Control System) Ngoài ra, xe còn ñược trang bị công nghệ kiểm soát giảm xóc liên tục CDC (Continuous Damping Control) Bằng cách sử dụng tới 9 cảm biến khác nhau, chỉ trong vòng 2 phần nghìn giây, xe sẽ xác ñịnh ñiều kiện ñịa hình và kiểm soát từng bánh một cách ñộc lập

2.2.2.5 Hệ thống truyền lực

Nissan Navara có hệ thống gài cầu ñiện tử – với các chế ñộ dẫn ñộng 1 cầu (2WD), 2 cầu cao (4H) và 2 cầu thấp (4LO) Hệ thống này cho phép chuyển giữa chế ñộ 1 cầu sang 2 cầu bằng cách xoay núm ñiều chỉnh mà không cần phải dừng xe miễn là chiếc xe ñang chạy với vận tốc dưới 100km/h

3 Tính toán thiết kế hệ thống phanh

3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh và dẫn ñộng phanh

3.1.1 Cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên lý

ma sát Trong quá trình phanh, ñộng năng của ôtô ñược biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường bên ngoài

Xe thiết kế sử dụng hệ thống phanh ñĩa loại ñĩa quay hở với cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực má kẹp tùy ñộng cho 2 bánh xe trước và sử dụng hệ thống phanh loại trống – guốc với cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực có sử dụng bộ ñiều hòa lực phanh Xilanh thuỷ lực: ðược ñúc bằng hợp kim nhôm ðể tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xilanh ñược mạ một lớp crôm Khi xilanh ñược chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt ñộ ñốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp ñể giảm nhiệt ñộ dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với má phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim

Cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực còn gọi là xilanh con hay xilanh bánh xe, có kết cấu ñơn giản, dễ bố trí Thân của xilanh ñược chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc ñược mài bóng Piston ñược chế tạo bằng hợp kim nhôm

ðĩa phanh ñược chế tạo bằng gang có xẻ rãnh thông gió Má kẹp: ðược ñúc bằng gang rèn Các thân má phanh: Chỗ piston ép lên, ñược chế tạo bằng thép lá Nguyên lý làm việc:

Khi phanh: Người lái ñạp bàn ñạp, tác ñộng vào cần bầu trợ lực chân không, thanh ñẩy của bầu trợ lực tác dụng vào piston của xilanh chính, ñưa dầu phanh từ xilanh chính ñi ñến các xilanh bánh xe ñể tạo lực phanh Lực tác ñộng vào cần bầu trợ lực chân không làm ñóng van chân không, mở van không khí, tạo ra sự chênh lệch áp suất giữa các buồng của bầu trợ lực chân không Chính sự chênh áp ñó nó sẽ ñẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xilanh thủy lực tạo nên lực trợ lực

hỗ trợ cho lực ñạp của người lái Khi ñó lực bàn ñạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo ñường ống dẫn ñộc lập ñến các

xilanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào má phanh vào ñĩa phanh thực hiện quá trình phanh

Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban ñầu nhờ bộ ñàn hồi của vòng làm kín và ñộ ñảo chiều trục của ñĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn ñược giữ cách mặt ñĩa một khe hở nhỏ do ñó tự ñộng ñiều chỉnh khe hở

3.1.2 Dẫn ñộng phanh

Vì phương án dẫn ñộng phanh một dòng là không ñảm bảo an toàn khi có sừ

cố ở bất kỳ một ñường dầu nào ñó Nếu dùng xilanh một buồng ñể cho kết cấu xilanh ñơn giản thì trong dẫn ñộng phanh phải có thêm bộ chia dòng Như vậy, làm tăng số lượng chi tiết, giảm ñộ tin cậy của hệ thống.Còn với dẫn ñộng phanh hai dòng, ngoài việc ñảm bảo hiệu quả phanh còn tính ñến tính kinh tế

Dẫn ñộng hệ thống phanh làm việc với mục ñích tăng ñộ tin cậy, cần phải có ít nhất là 2 dòng dẫn ñộng ñộc lập.Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn ñược ô tô máy kéo với một hiệu quả xác ñịnh nào ñó

Xilanh chính là bộ phận quan trọng nhất và không thể thiếu trong dẫn ñộng thủy lực Nhiệm vụ tạo áp suất làm việc hay áp suất ñiều khiển cần thiết và ñảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn bộ hay một phần của hệ thống

Ta chọn dẫn ñộng thủy lực trợ lực chân không cho xe thiết kế

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợi dụng ñộ chân không trong ñường nạp của ñộng cơ ñể tạo lực phụ cho người lái Vì vậy, ñể ñảm bảo hiệu quả trợ lực, kích thước của các bộ trợ lực chân không thường phải lớn hơn và chỉ thích hợp với các xe có ñộng cơ xăng cao tốc

Hình 3-1.Dẫn ñộng phanh thuỷ lực trợ lực chân không

1-Xilanh chính; 2-Piston xilanh chính; 3-Bình chứa dầu; 4-Bầu trợ lực;

5-Màng piston trợ lực; 6-Vòng cao su cơ cấu tỉ lệ; 7-Piston tỉ lệ;

8-Lọc không khí; 9-Bàn ñạp; 10-Lò xo; 11-Màng không khí; 12-Máy nén khí;

13-Van một chiều; 14,15-ðường dầu tới các xilanh bánh xe

3.2 Tính toán cơ cấu phanh

3.2.1 Xác ñịnh tọa ñộ trọng tâm của xe theo chiều dọc

Hình 3-2.Sơ ñồ lực tác dụng lên ôtô khi phanh

Trong ñó: v: vận tốc của xe

Pω: Lực cản không khí

Pj: Lực quán tính sinh ra khi phanh

Ga: Trọng lượng toàn bộ của ôtô

Ga = 2880.9,81= 28252,8[N]

Pp1 , Pp2 : Lực phanh sinh ra ở bánh xe trước, sau

Z1 , Z2: phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe trước, sau

O: Trọng tâm của xe

a,b,hg : Tọa ñộ trọng tâm của ôtô

L0: Chiều dài cơ sở của ôtô

Theo [7], phân bố trọng lượng cầu trước/cầu sau: 40/60[%]

Trọng lượng toàn bộ của ôtô tác dụng lên cầu trước (Ga1) và cầu sau (Ga2):

Ga1= 0,40.2880.9,81=11301,12[N]

b a

Lo

Pj

Ga Pp1

a a

Theo [5], chiều cao trọng tâm xe hg có thể tính gần ñúng theo chiều rộng cơ sở

B theo công thức kinh nghiệm sau: hg ≈ (0,6÷0,8).B

Vậy hg = 0,6.B = 0,6.1,570 = 0,942[m] (3.5) 3.2.2 Xác ñịnh momen phanh cần sinh ra ở cơ cấu phanh

Momen phanh cần sinh ra ñược xác ñịnh từ ñiều kiện ñảm bảo hiệu quả phanh lớn nhất, tức là sử dụng hết lực bám ñể tạo lực phanh Muốn ñảm bảo ñiều kiện ñó lực phanh sinh ra cần phải tỷ lệ thuận với các phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe Viết phương trình cân bằng momen lần lượt ñối với tâm O1 và O2, ta có:

ðối với cầu trước: Z2.L0 – Ga.a + Pj.hg = 0 (3.6a) ðối với cầu sau: –Z1.L0 + Ga.b + Pj.hg = 0 (3.6b) Mặt khác: Lực quán tính Pj:

Với ma là khối lượng ôtô khi ñầy tải

Thay Pj vào ta có phản lực tiếp tuyến tác dụng lên bánh xe trước, sau:

Kí hiệu lốp xe: P255/70R16 Suy ra: B0=255[mm], d=16[inches]

Vậy bán kính làm việc trung bình của bánh xe:

2 16

Thay các giá trị vào, ta có momen phanh yêu cầu của mỗi cơ cấu phanh ở các bánh xe trước (Mp1), ở các bánh xe sau (Mp2):

1

2 1

28252,8

2.3, 2 1771,50 2407,14.

- Momen phanh sinh ra tỷ lệ thuận với lực phanh trên các cầu

ðồ thị quan hệ giữa momen phanh Mp và hệ số bám φ

0 1000 2000 3000 4000 5000

0 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8 0.9 1 1.1

φ

Mp [N.m]

Mp1 Mp2

- Do vậy khi không có bộ ñiều chỉnh lực phanh các bánh xe sau sẽ bị hãm cứng và trượt trước làm giảm hiệu quả phanh, làm mất tính ổn ñịnh và ñiều khiển của xe

- ðể ñạt hiệu quả phanh cao khi phanh với cường ñộ lớn với hệ số bám cao hơn thì phải lắp bộ ñiều chỉnh lực phanh cho xe

ðể bảo ñảm hiệu quả phanh cao nhất với gia tốc chậm dần lớn nhất mà các bánh xe không bị trượt thì ta có thể chọn ϕbx = 0,7

Và với các số liệu ñã có: Ga = 2880.9,81= 28252,8[N]; Lo = 3200[mm]; hg = 942[mm] và a, b ñã tính ở (3.3) và (3.4) thì ta có phản lực pháp tuyến tác dụng lên các bánh xe trước/sau khi phanh khẩn cấp như sau

3.2.3 Hệ số phân bố lực phanh lên các trục bánh xe

Từ ñây, ta có tỷ số quan hệ momen phanh giữa cầu sau và cầu trước ñược xác ñịnh bằng:

ðồ thị biểu diễn mối quan hệ phân bố momen phanh của cơ cấu phanh bánh

xe sau Mp2 biến ñổi theo momen phanh của cơ cấu phanh bánh xe trước Mp1 ñược cho trên ñồ thị hình 3-4

Hình 3-4 ðồ thị biểu diễn quan hệ momen Mp2 = f(Mp1)

3.2.4 Momen phanh do cơ cấu phanh sinh ra và lực ép yêu cầu

Giả sử rằng có lực P tác dụng lên ñĩa phanh với bán kính trong là R1 và bán kính ngoài là R2 Lúc ñó áp suất trên ñĩa phanh sẽ là:

Mp2

[N.m]

dSdα

α

R1

R2

dR

3.2.4.1 ðối với cơ cấu phanh trước

Ta có momen phanh mà cơ cấu phanh trước có thể sinh ra là:

R1: bán kính trong của ñĩa phanh, R1 = 0,108[m]

R2: bán kính ngoài của ñĩa phanh, R2 = 0,160[m]

P1: Lực ép lên ñĩa phanh Suy ra công thức tính các lực ép yêu cầu P ñối với cơ cấu phanh kiểu ñĩa ñược xác ñịnh như sau:

P1 =

µ

M 4

2 1 2 2

RR

RR

(3.21) Thế số ta có lực ép của cơ cấu phanh ñĩa ở phía cầu trước và sau

+ Cơ cấu phanh trước :

Số liệu: Mp1 = 2553,034 [N.m]

P1=

0,3

2553,034

2 2

108,016,0

108,016,0

= 31360,6[N] (3.22)

3.2.4.2 ðối với cơ cấu phanh sau.

Hình 3-6 Kiểu trống guốc với hai guốc có c

ðây là loại cơ cấu phanh kiểu tang

phương diện kết cấu qua mặt phẳng ñối xứng thẳng ñứng

sát ñược tạo ra bởi các guốc sẽ có giá trị khác nhau do tính chất tách/siết của các guốc ñối với tang trống phụ thuộc chiều quay của bánh xe

Công thức xác ñịnh mô

ñược xác ñịnh khác nhau nh

- Với guốc tự siết (

chiều quay của tang trống

mô-men tổng như sau

−Nếu hai guốc phanh ñ

phương diện kích thước cũng nh

u phanh sau

ểu trống guốc với hai guốc có cùng chung cơ cấu ép là xy lanh kép

ấu phanh kiểu tang trống ñơn giản nhất, có tính ñối xứng về

ện kết cấu qua mặt phẳng ñối xứng thẳng ñứng Tuy nhiên mô

ợc tạo ra bởi các guốc sẽ có giá trị khác nhau do tính chất tách/siết của các

ốc ñối với tang trống phụ thuộc chiều quay của bánh xe

ức xác ñịnh mô-men ma sát của hai guốc tác dụng l

ợc xác ñịnh khác nhau như sau

ới guốc tự siết (lực ép P1 từ piston tạo ra mô-men quay là cùng chi

ều quay của tang trống – xem hình 3.6):

1

1

µB

µh

−

ới guốc tự tách (lực ép P2 từ piston tạo ra mô-men quay là ngư

ới chiều quay của tang trống):

2

2

µB

µh+men phanh do hai guốc tạo ra cho tang trống ñược xác ñịnh bằng

2 2

2 2 1

1

µBA

µhPµB

µh

+

ếu hai guốc phanh ñược gắn các má phanh hoàn toàn gi

ớc cũng như kết cấu; và giả sử hai má phanh có qui luật phân

à xy lanh kép

ản nhất, có tính ñối xứng về Tuy nhiên mô-men ma

ợc tạo ra bởi các guốc sẽ có giá trị khác nhau do tính chất tách/siết của các

ủa hai guốc tác dụng lên tang trống

men quay là cùng chiều với

(3.23a) men quay là ngược chiều

(3.23b)

ợc xác ñịnh bằng

(3.24a)

àn toàn giống nhau về

ả sử hai má phanh có qui luật phân

bố áp suất như nhau; tức là A1 = A2 = A và B1 = B2 = B thì mô-men phanh do các guốc phanh của cơ cấu phanh tang trống cầu sau sinh ra ñược xác ñịnh bằng:

Mp = P.h.µ.A−1µB+A+1µB (3.24b)

hay Mp =  2− 2 2 

BµA

p −

(3.25)

Trong ñó µ là hệ số ma

sát trượt giữa má phanh và tang

trống Theo số liệu kinh nghiệm

1 2

1 2

αα

ααδ

= +

.3,0)2618,0cos(

170,0

1574,0

272.0,3 2.0,868.0,

.1 3 , 0 868 , 0

= 7752,513[N] (3.27) Suy ra mô-men phanh do các guốc tạo ra cho tang trống

Mg1 =

µBA

Phµ

− = 0,868 0,3.1

,272.0,37752,513.0

− = 1116,531[N.m] (3.28a)

Mg2 =

µBA

Phµ+ = 0,868 0,3.1

,272.0,37752,513.0

+ = 542,928[N.m] (3.28b)

3.2.5 Tính toán xác ñịnh bề rộng má phanh

Bề rộng má phanh sẽ xác ñịnh diện tích làm việc của má phanh ép lên ñĩa

Bề rộng má phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng; ñiều này nói chung có lợi cho sự mài mòn của tấm ma sát vì diện tích làm việc tăng ñồng nghĩa với áp lực tác dụng trên một ñơn vị diện tích giảm, dẫn ñến mức ñộ mài mòn giảm trong mỗi lần phanh (mỗi lần phanh diễn ra là một lần quá trình trượt giữa má phanh và ñĩa diễn

ra mảnh liệt, vừa làm mài mòn má phanh vừa sinh nhiệt lớn làm nung nóng ñĩa cũng như má phanh và các chi tiết liên quan ñến truyền nhiệt với chúng) Tuy vậy

bề rộng má phanh không nên tăng lớn quá vì như vậy sẽ làm giảm tính ñồng ñều của áp lực phân bố trên toàn bộ diện tích má phanh, dẫn ñến mòn má phanh không ñều và giảm hiệu quả phanh

Khi các thông số khác ñã ñược chọn và xác ñịnh theo mô-men yêu cầu nêu trên thì bề rộng má phanh sẽ ñược xác ñịnh theo áp suất cho phép [q] hình thành ñối với má phanh trong quá trình phanh

- Với kiểu cơ cấu phanh ñĩa, bề rộng má phanh có thể ñược xác ñịnh theo lực

ép P tạo ra cho ñĩa phanh như sau:

P = Ams q (R R ) q

π

απ

2

1 2

2 −

trong ñó R1, R2 là ñường kính trong và ngoài của ñĩa, α là góc ôm của tấm ma sát theo chu vi hình vành khăn của ñĩa – ñặc trưng cho bề rộng má phanh của cơ cấu phanh ñĩa – tính bằng [rad], còn q là áp suất làm việc trung bình hình thành giữa má phanh và ñĩa phanh trong quá trình phanh

Góc ôm ñặc trưng cho bề rộng má phanh kiểu ñĩa:

1 2 2

2RRq

P

ðể bảo ñảm tuổi thọ của má phanh cho một chu kỳ giữa hai lần bảo dưỡng thì giá trị áp suất làm việc của má phanh q[N/m2] phải nhỏ hơn giá trị cho phép [q] nằm trong giới hạn từ 1,5 ÷ 2,0 [MN/m2]

Với cơ cấu phanh kiểu ñĩa, do ưu tiên cho quá trình làm mát ñĩa nên ñĩa không ñược bao kín vì bụi bẩn bám vào và do ñó góp phần làm tăng mòn má phanh

và ñĩa ðể hạn chế sự mài mòn của chúng, trong thiết kế cần thiết chọn áp suất làm việc của bề mặt ma sát ñủ nhỏ so với giá trị giới hạn ñã cho theo kinh nghiệm [q] = 1,5÷2,0[MN/m2] Chọn q = 1,2.106[N/m2]

Thế tất cả các thông số ñã biết thì ta có bề rộng má phanh như sau:

Với cơ cấu phanh trước: (P1 = 31360,6 [N])

+ Tính theo góc ôm của má phanh :

α = 1 , 2 10 6(0 , 160 2 0 , 108 2)

31360,6

3 1 3 2

3

2

RR

RR

3 3

108,0160,0

108,0160,03

050 , 0 C

≈

=

vk

b

Vậy chỉ dùng 1 piston công tác trong mỗi cơ cấu phanh trước

Các thông số cho cơ cấu phanh trước như sau:

+ Bán kính ngoài ñĩa phanh: R2 = 0,160[m];

+ Bán kính trong: R1 = 0,108[m];

+ Bán kính trung bình: Rtb = 0,136[m];

+ Bề rộng vành khăn: bvk = 0,052[m];

+ Lực ép của piston: P1 = 31360,6[N] ;

+ Góc ôm má phanh : α = 0,367[rad] (21,06[ñộ]) ;

+ Chiều dài cung trung bình : C1 = 0,050[m]

- Với kiểu cơ cấu phanh tang trống, bề rộng má phanh b ñược xác ñịnh theo mô-men phanh Mg do mỗi guốc tạo ra cho tang trống như sau:

b =

g

1 2 2 g

q.µ

Mq.µ

Áp suất làm việc của bề mặt ma sát ñược chọn ñủ nhỏ so với giá trị giới hạn

q = 1,2.106[N/m2] ≤ [q] = 1,5÷2,0[MN/m2], rồi thế tất cả các thông số ñã biết thì ta

có bề rộng má phanh như sau:

+ Với các guốc của cơ cấu phanh sau: (Mg1 = 1116,531 [N.m])

b =

(120 30) 3 , 1416

,17 0 0,3.

1,2.10

80 1116,531.1

2

Chọn bề rộng má phanh của cơ cấu phanh sau : b = 68[mm]

3.2.6 Tính toán kiểm tra các thông số liên quan khác của cơ cấu phanh

3.2.6.1 Tính toán kiểm tra công trượt riêng

Theo ñịnh nghĩa công ma sát trượt riêng chính là công ma sát trượt của má phanh trong quá trình phanh tính trên một ñơn vị diện tích làm việc của má phanh Giả sử công ma sát trượt L trong quá trình phanh sẽ thu toàn bộ ñộng năng của ôtô khi bắt ñầu phanh với vận tốc v1 cho ñến khi ôtô dừng hẳn (v2 = 0); tức là:

2

a r

G vL

L

AΣ g AΣ

Trong ñó: ma là khối lượng toàn bộ của ôtô [kg]

Ga là trọng lượng toàn bộ của ôtô [N]

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81[m/s2]

v1 là tốc ñộ ôtô khi bắt ñầu phanh [m/s]

AΣlà tổng diện tích làm việc của các má phanh trong tất cả các cơ cấu phanh [m2]

Diện tích làm việc của hai má phanh của hai cơ cấu phanh trước:

R1: bán kính trong của ñĩa phanh, R1 = 0,108[m]

R2: bán kính ngoài của ñĩa phanh, R2 = 0,160[m]

α1 : góc ôm má phanh trước, [rad].α1 = 0,367[rad] (21,06[ñộ])

C1: chiều dài má phanh trước, C1 = 0,050[m]

Rtb1: ñường kính trung bình má phanh trước Rtb1 = 0,136[m]

2 1

2

a r

G vL

L

AΣ g AΣ

Ga là trọng lượng toàn bộ của ôtô [N], Ga=28252,8[N]

v1 là vận tốc ôtô khi bắt ñầu phanh [m/s]

v1=vtb=0,5.vmax=0,5.44,44=22,22[m/s]

với vmax là vận tốc thử lớn nhất

g: gia tốc trọng trường, g = 9,81[m/s2]

AΣ: tổng diện tích làm việc của các má phanh, AΣ = 0,159[m2]

3.2.6.2 Tính toán kiểm tra nhiệt ñộ hình thành ở cơ cấu phanh:

Trong quá trình ôtô bị phanh, ñộng năng ôtô bị tiêu tán bởi công ma sát trượt và biến thành nhiệt năng, làm nung nóng má phanh - trống phanh (hoặc ñĩa phanh) và một phần truyền ra môi trường không khí Tuy nhiên khi phanh ngặt trong thời gian ngắn, năng lượng nhiệt không kịp truyền ra cho môi trường không khí hoặc truyền ra không ñáng kể nên trong tính toán thiết kế, ñể an toàn về nhiệt chúng ta có thể coi ñĩa phanh nhận hết nhiệt năng này trong quá trình phanh Vì vậy

ta có phương trình cân bằng nhiệt như sau:

2

vvm

p

2 2 2 1

trong ñó: mp là tổng khối lượng của các ñĩa phanh và trống phanh; C là nhiệt dung riêng của vật liệu làm ñĩa phanh – ñối với thép hoặc gang thì C ≈ 500[J/kg] – còn với hợp kim xi-lu-min thì C có thể lấy lên tới 950[J/kg] Còn ∆T là ñộ tăng nhiệt ñộ của hoặc ñĩa phanh

ðộ tăng nhiệt ñộ của ñĩa phanh (hoặc tang trống) khi phanh với tốc ñộ của ôtô v1 = 8,33[m/s] cho ñến khi dừng hẳn (v2 = 0) không ñược vượt quá 150 Khi phanh ngặt với tốc ñộ trung bình bằng nửa tốc ñộ cực ñại thì ñộ tăng nhiệt ñộ cũng không ñược vượt quá 1250

+ Tính kiểm tra ñộ tăng nhiệt ñộ khi phanh với vận tốc v = 8,33[m/s] Từ (3.40a) suy ra khối lượng tổng cộng của ñĩa phanh phải ñủ lớn ñể ñộ tăng nhiệt ñộ không quá 10o khi phanh với tốc ñộ v = 8,33[m/s]:

19,984[kg]

]2.500.[10

2880.8,33]

2.C.[10

vm

2 o

2 1 a

+ Tính kiểm tra ñộ tăng nhiệt ñộ khi phanh với vận tốc v = 0,5vmax Từ (3.40a) suy ra khối lượng tổng cộng của ñĩa phanh phải ñủ lớn ñể ñộ tăng nhiệt ñộ không quá 100o khi phanh với tốc ñộ v = 0,5vmax = 22,22[m/s]:

12]2.500.[100

2880.22,22]

2.C.[10

vm

2 o

2 1 a

t δ r b δ mr

trong ñó rt = 0,170[m] là bán kính của tang trống; còn b là bề rộng của má phanh (b

= 52[mm]); còn ρ là khối lượng riêng của vật liệu làm tang trống Với gang hoặc thép thì ρ = 7800[kg/m3]

Với số liệu ñã có, bằng phương pháp tính gần ñúng (có thể nhờ sự trợ giúp bởi công cụ Solver trongMenuTool của M.S EXCEL) ñể tìm bề dày δ của tang trống cho bởi công thức (3.43) Với mt = 4[kg] thì δt≈ 15[mm]

3.3 Tính toán dẫn ñộng phanh

3.3.1 Hành trình dịch chuyển ñầu piston xilanh công tác của cơ cấu ép

Hành trình dịch chuyển của piston công tác x1 [mm] của cơ cấu ép phanh ñĩa ñược xác ñịnh bằng: x1 = δ0

+ Với cơ cấu phanh ñĩa, khe hở hướng trục δ0 thường khá nhỏ với giá trị vào khoảng 0,3÷0,5[mm] Chú ý trong kiểu cơ cấu phanh ñĩa thì khe hở hướng trục δ0thường ñược tự ñiều chỉnh bằng chính ma sát giữa ñĩa phanh và má phanh Chính vì vậy cơ cấu phanh ñĩa có ưu ñiểm nổi bật hơn hẳn cơ cấu phanh trống guốc là ñộ chậm tác dụng nhỏ

Chọn δ0 = 0,5[mm], ta có: x1=0,5[mm]