thiết kế hệ thống phanh trên xe Santafe 2010

● Ưu, nhược điểm: + Ưu điểm : Do cơ cấu bố trí một xylanh công tác nên chỉ có một dòng dầu thủy lực được đưa vào xylanh.Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho dòng không khí luồn vào làm mát

MỤC LỤC

MỤC LỤC 1

LỜI NÓI ĐẦU ……… ….3

CHƯƠNG I: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH ……… 4

1.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI, YÊU CẦU ……… 4

1.1.1 Công dụng 4

1.1.2 Phân loại ……… 4

1.1.3 Yêu cầu ……… 5

1.2 CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG PHANH 5

1.2.1 Cơ cấu phanh

5 1.2.2 Dẫn động phanh 10

1.2.3 Trợ lực phanh 13

1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh 14

1.3 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE SANTAFE 2010 18

1.3.1 Giới thiệu xe santafe 2010 18

1.3.2 Các thông số kỹ thuật của xe santafe 2010 19

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 20

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh xe Hyundai Santafe 2010 20

2.1.1 Cơ cấu phanh trước 20

2.1.2 Cơ cấu phanh sau 20

2.1.3 Dẫn động phanh 20

2.2 Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe Hyundai Santafe 2010 20

2.2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh 20

2.2.2 Cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau 21

2.2.3 Dẫn động phanh 24

CHƯƠNG III: TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 3.1 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ KHI PHANH………30

3.1.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe……….30

3.1.2 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh………31

3.2 XÁC ĐỊNH MOMEN CẦN CÓ Ở CƠ CẤU PHANH……… 32

3.3 TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH TRƯỚC……….34

3.3.1 Bán kính đĩa phanh……….……… 34

3.3.2 Bán kính trung bình ………34

3.3.3 Đường kính xilanh bánh xe ……… ……… … ………35

3.4 TÍNH TOÁN CƠ CẤU PHANH SAU……… 37

3.4.1 Xác định thông số hình học của cơ cấu phanh……… 37

3.4.2 Xác định góc ( )d và bán kình (ρ) của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh……… 38

3.4.3 Xác định góc (ϕ ) ở các cơ cấu phanh……… … 39

3.4.4 Xác định bán kính r0 ……….… 40

3.4.5 Xác định các lực riêng rẽ bằng phương pháp hoạ đồ ……… 40

3.4.6 Tính toán xi lanh bánh xe……… 43

3.4.7 Kiểm tra hiện tượng tự xiết……… 43

3.4.8 Xác định kích thước của má phanh……… … 44

3.4.9 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh ………….……… 46

3.5 KIỂM TRA BỀN MỘT SỐ CHI TIẾT……… 47

3.5.1 Kiểm tra bền guốc phanh……… 47

3.5.2 Kiểm tra bền trống phanh……… 55

KẾT LUẬN ……… 57

TÀI LIỆU THAM KHẢO ……… 58

LỜI NểI ĐẦU

Ngành ô tô - máy kéo chiếm một vị trí quan trọng trong nền kinh tế quốc dân nói chung và giao thông vận tải nói riêng, nó quyết định một phần không nhỏ về tốc độ phát triển của nền kinh tế một quốc gia Ngày nay với sự phát triển của khoa học và kỹ thuật thì nghành ôtô cũng có những phát triển đáng kể Các thành tựu mới nh điều khiển tự động, kỹ thuật điện tử, công nghệ thông tin, kỹ thuật bán dẫn cũng nh các phơng pháp tính toán hiện đại đều đợc áp dụng trên ô tô

ở nớc ta hiện nay, các loại xe ô tô đang lu hành chủ yếu là nhập ngoại hoặc

đợc lắp ráp tại các nhà máy liên doanh, các loại xe trên rất đa dạng về chủng loại mẫu mã cũng nh chất lợng Trong đó các dòng xe có suất xứ từ Hàn Quốc chiếm một tỷ lệ đáng kể Với đặc thù của địa hình Việt Nam 70% diện tích là đồi núi

Đớng xá thờng khó khăn , cơ sở hạ tầng còn cha tốt Do đó yêu cầu phải có hệ thống phanh tốt đảm bảo an toàn trong quá trình vận tải, đồng thời nâng cao đợc hiệu quả phanh và độ ổn định khi phanh Trên cơ sở đó em đợc giao đề tài : “Thiết

kế hệ thống phanh trên cơ sở xe Santafe 2010 ( Phần cơ cấu phanh )”

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Th.S Nguyễn Đức Trung và các thầy

cô trong bộ môn đã giúp đỡ và hớng dẫn tận tình để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

Hà nội, tháng 1 năm 2013

Sinh viên thực hiện

Ngô Đức Phơng

CHƯƠNG I : TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

1.1 CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU :

1.1.1 Công dụng :

- Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của ô tô tới vận tốc chuyển động nào đó hoặc dừng hẳn ô tô

- Giữ cho ô tô dừng hoặc đỗ trên các đường dốc

Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển

1.1.2 Phân loại :

Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh

a) Theo công dụng:

- Hệ thống phanh chính ( phanh chân )

- Hệ thống phanh dừng ( phanh tay )

- Hệ thống phanh dự phòng

- Hệ thống phanh bổ trợ

b) Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc.

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

- Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đai

c) Theo phương thức dẫn động phanh:

d) Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh:

- Hệ thống phanh có trang bị hệ thống chống khóa cứng bánh xe ABS (Antilock Braking System), có thể tổ hợp cả hệ thống TRC ( Traction control) điều khiển lực kéo chống trượt quay bánh xe

- Bộ điều hòa lực phanh thông thường

- Hệ thống phanh phân phối lực phanh điện tử EBD (Electronic Brake force Distribution).

- Hệ thống hỗ trợ phanh khẩn cấp BA ( Braking Assistant System)

1.1.3 Yêu cầu của hệ thống phanh:

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm

- Phanh êm dịu trong mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào

- Không có hiện tượng tự xiết khi phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hay quay vòng

- Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển - với lực phanh trên bánh xe

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện

sử dụng

- Có khả năng phanh ô tô khi đứng yên trong thời gian dài

- Có độ tin cậy, độ bền và tuổi thọ cao

1.2 CÁC PHƯƠNG ÁN BỐ TRÍ HỆ THỐNG PHANH:

1.2.1 Cơ cấu phanh:

1.Cơ cấu phanh tang trống:

a) Cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục:

Cơ cấu phanh đối xứng qua trục là cơ cấu phanh có hai guốc đối xứng qua trục thẳng đứng

* Cơ cấu phanh tang trống có điểm đặt riêng rẽ về một phía lực dẫn động bằng nhau:

Hình 1.1: Sơ đồ cơ cấu phanh có lực dẫn động bằng nhau

● Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:

+ Ưu điểm: Kết cấu phanh đơn giản, lực phanh mở 2 guốc bằng nhau

+ Nhược điểm: Cơ cấu phanh không được cân bằng, các ổ trục bánh xe sẽ chịu các tải trọng phụ phát sinh khi phanh xe, khi xe tiến hoặc lùi thì hiệu quả phanh chỉ đạt 50% lực tác dụng

+ Phạm vi sử dụng Cơ cấu phanh guốc loại này thường được sử dụng trên ô

tô du lịch và ô tô tải nhỏ

* Cơ cấu phanh tang trống có điểm đặt cố định về một phía,dịch chuyển góc như nhau:

2

5

Hình1.2: Cơ cấu phanh guốc có dịch chuyển góc như nhau

● Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:

+ Ưu điểm: Hiệu quả phanh chiều tiến và lùi là như nhau Sự cân bằng của cơ cấu phanh và mômen phanh do guốc trước và sau tạo ra sự ổn định chất lượng phanh

+ Nhược điểm: Do cam phanh có biên dạng là đường thân khai hoặc acximet nên điểm đặt lực đẩy không ổn định Do đó trong quá trình phanh cam sẽ chóng mòn + Phạm vi sử dụng: Sử dụng rộng rãi trên xe tải cỡ lớn

b) Cơ cấu phanh tang trống có điểm đặt cố định về hai phía lực dẫn động bằng nhau:

Hình 1.3: Cơ cấu phanh tang trống có điểm đặt cố định về hai phía

lực dẫn đông bằng nhau

● Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:

+ Ưu điểm: Cơ cấu phanh cân bằng, độ mài mòn các má là như nhau Hiệu quả phanh theo chiều tiến lớn hơn cơ cấu phanh đối xứng trục

+ Nhược điểm: Hiệu quả phanh giảm khi lùi

+ Phạm vi sử dụng: Dùng trên xe có tải trọng trung bình và cầu trước xe con

c) H×nh 1.4: C¬ cÊu phanh guèc lo¹i b¬i

Cơ cấu phanh guốc loại bơi:

Hình 1.4.a: Mặt tựa tác dụng đơn Hình 1.4.b: Hai mặt tựa tác dụng kép

● Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:

+ Ưu điểm: Hiệu quả phanh chiều tiến và lựi là như nhau

+ Nhược điểm: Lực phanh tăng mạnh khi bỏnh xe trượt lết Chất lượng phanh giảm khi phanh liờn tục do hệ số ma sỏt giảm khi bị đốt núng Cỏc tấm ma sỏt mũn khụng đều

+ Phạm vi sử dụng:

- Cơ cấu loại mặt tựa tỏc dụng đơn thường được bố trớ ở cỏc bỏnh xe cầu

trước của ụ tụ du lịch và ụ tụ tải nhỏ

- Cơ cấu loại mặt tựa tỏc dụng kộp thường được bố trớ ở cỏc bỏnh xe cầu sau của ụ tụ du lịch và ụ tụ tải nhỏ

d) Cơ cấu phanh guốc tự cường húa.

Hình 1.5: Cơ cấu phanh guốc tự cờng hoá

Hình 1.5.a: Loại tác dụng đơn Hình 1.5.b: Loại tác dụng kép ● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Lực ộp guốc phanh vào trống phanh đều

+ Nhược điểm: Mỏ phanh mũn khụng đều

2.Cơ cấu phanh đĩa:

Cơ cấu phanh đĩa sử dụng trên ôtô bao gồm cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động

và loại có giá đỡ cố định

a) Cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ di động:

Hình 1.6: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ di động

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm : Do cơ cấu bố trí một xylanh công tác nên chỉ có một dòng dầu thủy lực được đưa vào xylanh.Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho dòng không khí luồn vào làm mát đĩa phanh và má phanh tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục

- Kết cấu đơn giản, giảm giá thành các cụm chi tiết cơ cấu phanh

- Không gian rộng để bố trí cho các cơ cấu khác

+ Nhược điểm - Hai má phanh không mòn đều vì lực ép do dầu thủy lực tạo ra

ở piston chỉ tác động vào một bên má

b) Cơ cấu phanh đĩa có giá đỡ cố định:

Hình 1.7: Cơ cấu phanh đĩa loại giá đỡ cố định.

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Hai má phanh mòn đều vì lực ép do dầu thủy lực tạo ra đều ở hai

Hình 1.8: Sơ đồ dẫn động phanh cơ khí

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản nhưng không tạo ra mômen phanh lớn do hạn

chế lực điều khiển của người lái, vì vậy nó ít được sử dụng ở hệ thống phanh

chính mà chỉ sử dụng ở hệ thống phanh dừng Độ tin cậy làm việc cao, độ cứng vững dẫn động không thay đổi khi phanh làm việc không lâu dài.

+ Nhược điểm: Dẫn động phanh cơ khí có hiệu suất truyền lực không cao, thời gian phanh lớn

+ Phạm vi sử dụng: Xe con , xe tải nhỏ và trung binh

a) Sơ đồ dẫn động phanh một dòng:

Hình 1.9: Dẫn động một dòng

+ Ưu điểm: Dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản

+ Nhược điểm: Độ an toàn không cao Vì khi đường ống dẫn đến xi lanh bị rò

rỉ thì dầu trong hệ thống mất áp suất làm cho mất phanh tất cả các bánh xe

b) Sơ đồ dẫn động phanh hai dòng:

Hình 1.10: Dẫn động phanh hai dòng thẳng.

Hình 1.11: Dẫn động phanh hai dòng chéo

+ Ưu điểm: Khi một đường bị rò rỉ thì đường dầu còn lại vẫn có tác dụng phanh ở hai bánh xe còn lại

+ Nhược điểm: Cấu tạo xi lanh chính phức tạp hơn

3 Dẫn động phanh bằng khí nén:

Hình 1.12: Cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén ● Ưu, nhược điểm và phạm vi sử dụng:

+ Ưu điểm: Giảm lực điều khiển trên bàn đạp phanh,không phải sử dụng dầu phanh

+ Nhược điểm : Độ nhạy kém( thời gian chậm tác dụng lớn) do không khí bị nén khi chịu lực

+ Phạm vi sử dụng : Phanh khí được dùng trên xe tải trung bình, xe tải lớn và

xe chuyên dùng

1.2.3 Trợ lực phanh:

1) Trợ lực khí nén:

Hình 1.13: Trợ lực khí nén

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Lực cường hóa lớn vì áp suất khí nén có thể từ 5-7 KG/cm

2

Bảo đảm được quan hệ tỷ lệ giữa lực bàn đạp với lực phanh

+ Nhược điểm: Số lượng các cụm trong hệ thống phanh nhiều, kết cấu phức tạp, cồng kềnh, xe phải được tranh bị máy nén khí, giá thành cao Đối với các loại xe không lắp máy khí nén thì không sử dụng bộ cường hóa kiểu này

2) Trợ lực chân không, loại đồng trục:

Hình 1.14: Sơ đồ bộ trợ lực chân không loại đồng trục ● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm : Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp khi

động cơ làm việc, mà không ảnh hưởng đến công suất của động cơ, vẫn đảm bảo được trọng tải chuyên chở và tốc độ khi ô tô chuyển động

+ Nhược điểm: Độ chân không khi thiết kế lấy là 0,5 KG/cm2, áp suất khí trời

là 1 KG/cm2, do đó độ chênh áp giữa buồng của bộ trợ lực không lớn Muốn có lực trợ lực lớn thì phải tăng tiết diện của màng, do đó kích thước của bộ trợ lực tăng lên

3) Trợ lực chân không kết hợp với thủy lực:

Hình 1.15: Trợ lực chân không kết hợp thủy lực.

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Tận dụng được độ chênh áp giữa khí trời và đường ống nạp đảm bảo được quan hệ tỷ lệ giữa lực bàn đạp với lực phanh

+ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp, phải cần thêm xi lanh thủy lực

1.2.4 Bộ điều hòa lực phanh:

a) Bộ điều hòa lực phanh đơn:

Hình 1.16: Kết cấu bộ điều hòa lực phanh đơn.

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản

+ Nhược điểm: Không dùng được cho loại phanh bố trí mạch chéo

b) Bộ điều hòa lực phanh kép:

Hình 1.17: Kết cấu bộ điều hòa lực phanh kép ● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Được dùng cho loại phanh có đường ống bố trí mạch chéo để làm tăng hiệu quả phanh khi có một mạch dầu bị hỏng

+ Nhược điểm: Kết cấu phức tạp

c) Bộ điều hòa lực phanh một thông số:

Hình 1.18: Bộ điều hòa lực phanh một thông số

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Có kết cấu đơn giản và ổn định trong sử dụng

+ Nhược điểm: Phạm vi sử dụng của chúng hạn chế ở những ô tô mà tải trọng thay đổi không lớn lắm trong khi sử dụng

d) Bộ điều hòa lực phanh hai thông số:

Hình 1.19: Kết cấu bộ điều hòa lực phanh hai thông số

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Bộ điều hòa lực phanh hai thông số nó tự điều chỉnh được cả áp suất dầu tác dụng lên bánh sau theo sự thay đổi tải trong.

+ Nhược điểm: Kết cấu của nó phức tạp

e) Bộ điều hòa lực phanh có van đi tắt:

Hình 1.20: Kết cấu bộ điều hòa lực phanh có van đi tắt

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Nếu mạch dầu phanh trước bị hỏng do lý do nào đó nó sẽ làm ngừng hoạt động của van điều hòa ở điều kiện trên để giảm quãng đường phanh + Nhược điểm: Cấu tạo phức tạp

f) Bộ điều hòa lực phanh không có van đi tắt:

Hình 1.21: Kết cấu bộ điều hòa lực phanh không có van đi tắt

● Ưu, nhược điểm:

+ Ưu điểm: Kết cấu đơn giản.

+ Nhược điểm: Khi mạch trước bị hỏng, van điều hòa vẫn làm việc nên không tăng được lực phanh lên bánh sau

1.3 CÁC THÔNG SỐ KỸ THUẬT CỦA XE SANTAFE 2010:

1.3.1 Giới thiệu xe santafe 2010:

Hyundai Santafe 2010 là phiên bản nâng cấp của Santafe 2009, nó là một mẫu

xe thể thao đa dụng cỡ trung với 5 cửa và 7 chỗ dành cho gia đình Santafe 2010

sử dụng hệ thống dẫn động cầu trước Động cơ diezel hoàn toàn mới với 4 xy lanh thẳng hàng, dung tích 2.0 lít đạt công suất 184 mã lực và mô men xoắn 392

Nm ở dải vòng tua từ 1800 đến 2500 vòng/phút Đây là động cơ do Hyundai tự phát triển sử dụng công nghệ turbo điều chỉnh điện tử eVGT và là cỗ máy diezel gọn nhất , nhỏ nhẹ nhất và mạnh nhất trong phân khúc của nó

Santafe 2010 được trang bị hộp số 6 tốc độ do chính Hyundai phát triển giúp tiết kiệm nhiên liệu hơn 12,2% so với hộp số của phiên bản năm 2009 Sự kết hợp giữa động cơ và hộp số mới giúp xe có thời gian tăng tốc từ 0 đến 100 km/h

là 7,5 giây và mức tiêu thụ nhiên liệu là 7 lít trên 100 km Giảm sóc trước là loại độc lập kiểu MacPherson và giảm sóc sau là loại độc lập giúp xe chậy êm ái trên

đường phố nhưng chạy đường trường ôm cua tốc độ cao không phải ưu điểm của kiểu treo này.

Dung tích xi lanh (cc) 1998cc

Mô men xoắn cực đại(Nm/v/ph) 392/1800-2500

Công suất cực đại (ml/v/ph) 184/4000

Thời gian tăng tốc từ 0 đến 100km/h 7.5giây

Mức độ tiêu thụ nhiên liệu 7lít/100km

Chiều rộng cơ sở trước/sau 1615/1620mm

Trọng lượng không tải (kg) 2050kg

Trọng lượng toàn tải (kg) 2740kg

Giảm sóc trước Độc lập kiểu MacPherson

CHƯƠNG 2: LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

2.1 Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh xe Hyundai Santafe 2010: 2.1.1 Cơ cấu phanh trước:

Chọn cơ cấu phanh đĩa có giá di động hai ống xilanh

2.1.2 Cơ cấu phanh sau:

Chọn cơ cấu phanh guốc loại có điểm đặt cố định riêng rẽ về một phía lực dẫn động bằng nhau

2.1.3 Dẫn động phanh:

Để tăng tính nhanh, nhạy khi phanh ta chọn loại dẫn động bằng thủy lực hai dòng chéo và đảm bảo chất lượng phanh cũng như hiệu quả khi phanh ta dùng bộ trợ lực chân không loại đồng trục và bộ điều hòa lực phanh một thông số loại kép

2.2.Phân tích kết cấu hệ thống phanh xe Hyundai Santafe 2010:

2.2.1 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh:

4

5 1

Hình 2.1: Sơ đồ dẫn động phanh trên xe Santafe 2010

* Nguyên lý làm việc:

Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh, thông qua hệ thống đòn bẩy và

bộ trợ lực phanh khuyếch đại lực đạp phanh, lực này tác dụng lên xi lanh phanh chính Xi lanh phanh chính biến đổi lực đạp phanh thành áp suất dầu trong xi lanh phanh chính, áp suất dầu truyền theo hai nhánh độc lập, thông qua các đường ống dẫn tới van nhánh và van điều hoà, rồi thông qua các đường ống dẫn tới các xi lanh phanh bánh xe Áp suất dầu trong xi lanh phanh bánh xe đẩy Piston ép các má phanh vào đĩa phanh, má phanh vào trống phanh

Ma sát sinh ra tại đó tạo nên mô men phanh làm giảm tốc độ quay của các bánh xe bắt chặt với đĩa phanh, trống phanh

2.2.2 Cơ cấu phanh trước và cơ cấu phanh sau:

a) Cơ cấu phanh trước :

I

Hình 2.2: Cơ cấu phanh trước

1 Đĩa phanh; 2 Giá đỡ; 3 Bu lông; 4 Má phanh; 5 Càng phanh;

6 Vành bánh xe ; 7 Tấm chắn bụi; 8 Phớt dầu ; 9 Piston ; 10 Xi lanh ; + Đĩa phanh được chế tạo bằng gang, đĩa đặc Đĩa xẻ rãnh thông gió

+ Xylanh thuỷ lực: Được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn

và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xylanh được mạ một lớp crôm Khi xilanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu

phanh Biện pháp để giảm nhiệt độ dầu phanh sử dụng các pittông bằng vật liệu phi kim.

+ Cơ cấu ép: Ép bằng xylanh thủy lực (xylanh bánh xe).Cơ cấu ép bằng xylanh thủy lực còn gọi là xylanh con hay xylanh bánh xe, có kết cấu đơn giản,

dễ bố trí Thân của xylanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc được mài bóng Pittông được chế tạo bằng hợp kim nhôm

+ Má phanh : Má phanh đĩa là vật liệu ma sát dùng để ép vào rô to phanh đĩa

đang quay Má phanh (hay tấm ma sát) là dạng tấm phẳng được chế tạo từ thép lá dày từ 2 đến 3 mm và tấm má phanh dày từ 9 đến 10 mm Má phanh được lắp hai bên đĩa phanh nhờ giá có rãnh hướng tâm và định vị bằng chốt dọc trục hoặc bằng các mảnh hãm

+ Nguyên lý làm việc :

- Khi phanh : Người lái đạp bàn đạp, dầu được đẩy từ xylanh chính đến bộ trợ lực, một phần trực tiếp đi đến các xylanh bánh xe để tạo lực phanh, một phần theo ống dẫn đến mở van không khí của bộ trợ lực tạo độ chênh áp giữa hai khoang trong bộ trợ lực Chính sự chênh áp đó nó sẽ đẩy màng của bộ trợ lực tác dụng lên piston trong xylanh thủy lực tạo nên lực trợ lực hỗ trợ cho lực đạp của người lái Khi đó lực bàn đạp của người lái cộng với lực trợ lực sẽ tác dụng lên piston thủy lực ép dầu theo đường ống đến xylanh an toàn, rồi theo các đường ống dẫn độc lập đến các xylanh bánh xe trước và sau Dầu có áp lực cao sẽ tác dụng lên piston trong xilanh bánh xe ép má phanh vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh

- Khi nhả phanh: Các chi tiết trở về vị trí ban đầu nhờ bộ đàn hồi của vòng làm kín và độ đảo chiều trục của đĩa Khi nhả phanh các má phanh luôn được giữ cách mặt đĩa một khe hở nhỏ do đó tự động điều chỉnh khe hở

b) Cơ cấu phanh sau :

Hình 2.3: Cơ cấu phanh sau

1 Mâm phanh; 2 Má phanh; 3 Guốc phanh; 4 Bộ điều chỉnh; 5 Lò xo;

6 Xilanh; 7 Piston; 8 Lò xo piston; 9 Cuppen; 10 Cao su chắn bụi;

11 Càng đẩy; 12 Phanh dừng; 13 Lò xo;

* Nguyên lý làm việc

Ma sát trong cơ cấu phanh khi phanh được tạo ra do má phanh áp vào tang trống, có được điều đó là do đầu dưới của hai má được định vị bởi chốt xoay còn đầu trên có thể bung ra tựa như bản lề và áp vào tang trống dưới tác dụng của cam ép hoặc cụm piston-xylanh của cơ cấu phanh Khi tác dụng vào bàn đạp phanh chất lỏng với áp suất cao truyền đến xilanh 6 tạo nên lực ép trên các piston

và đẩy các guốc phanh ép sát vào trống phanh, do đó quá trình được tiến hành Khi nhả bàn đạp phanh, lò xo sẽ kéo các guốc phanh trở lại vị trí ban đầu, giữa

má phanh và trống phanh có khe hở và quá trình phanh kết thúc

* Cấu tạo một số bộ phận của phanh tang trống:

+ Mâm phanh: Được thiết kế chế tạo để lắp đặt và định vị tất cả các chi tiết

khác của cơ cấu phanh Mâm phanh được gắn bằng bulông vào trục bánh sau, trên mâm phanh có lỗ và vấu lồi để gắn xilanh thủy lực, lò xo giữ guốc phanh và cáp phanh tay

+ Trống phanh: Được gắn với trục bánh xe, ở ngay bên trong và cùng quay

với bánh xe Trống phanh được chế tạo bằng gang xám chống mài mòn tốt

+ Guốc phanh: Được cấu tạo bởi hai miếng ghép lại Độ cong của vành guốc

phù hợp với mặt trong của trống phanh, bề mặt của vành guốc được gắn với má

phanh Guốc phanh được chế tạo bằng nhôm đúc có trọng lượng nhẹ và tản nhiệt tốt.

+ Má phanh: Má phanh được gắn vào guốc phanh nhờ keo dán Loại này tận

dụng được tối đa bề dày của má, khi mòn không bị đinh tán cọ vào làm hỏng bề mặt của trống phanh

+ Cơ cấu ép: Cơ cấu ép bằng xi lanh thủy lực còn được gọi là xi lanh bánh

xe Thân của xi lanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc được mài bóng Piston được chế tạo bằng hợp kim nhôm, phía ngoài có ép chốt thép làm chỗ tỳ cho guốc phanh Xi lanh được làm kín bằng các vòng cao su

+ Lò xo phanh: Cụm phanh tang trống trên xe sử dụng hai lò xo, một bộ

dùng để kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, một bộ để gữ guốc phanh tựa vào mâm phanh

+ Bộ điều chỉnh guốc phanh: Các guốc phanh phải được điều chỉnh theo chu

kỳ má phanh sát với bề mặt trống phanh Bộ điều chỉnh trên xe này là một cụm bằng ren

8 9

Hình 2.4: Xi lanh phanh chính hai dòng

1 Thân xi lanh chính; 2 Lỗ dầu ra; 3 Đầu nối ống; 4,13 Lò xo hồi vị;

5, 10 Vòng làm kín; 6 Chốt tỳ; 7 Piston số 2; 8 Lỗ bù; 9 Lỗ thông;

11 Vòng chặn; 12 Piston số 1

* Nguyên lý hoạt động:

Khi đạp bàn đạp phanh, lực đạp được truyền qua cần đẩy vào xi lanh chính để

đẩy piston trong xi lanh này Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính được truyền qua các đường ống dầu phanh đến từng xi lanh phanh

+ Vận hành bình thường:

- Khi không tác động vào các phanh:

Các cuppen của piston số 1 và số 2 được đặt giữa cửa vào và cửa bù tạo ra một đường đi giữa xi lanh chính và bình chứa Piston số 2 được lò xo hồi vị đẩy sang bên trái, nhưng bu lông chặn không cho nó đi xa hơn nữa

- Khi đạp bàn đạp phanh: Piston số 1 dịch chuyển sang bên phải và cuppen của piston này bịt kín cửa bù để chặn đường đi giữa xi lanh này và bình chứa Khi piston bị đẩy thêm, nó làm tăng áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính Áp suất này tác động vào hai xi lanh phanh bánh xe Vì áp suất này cũng đẩy piston

số 2, nên piston số 2 cũng hoạt động giống hệt như piston số 1 và tác động vào các xi lanh phanh của hai bánh xe còn lại

- Khi nhả bàn đạp phanh: Các piston bị đẩy trở về vị trí ban đầu của chúng

do áp suất thuỷ lực và lực của các lò xo phản hồi Tuy nhiên do dầu phanh từ các

xi lanh phanh không chảy về ngay, áp suất thuỷ lực bên trong xi lanh chính tạm thời giảm xuống Do đó, dầu phanh ở bên trong bình chứa chảy vào xi lanh chính qua cửa vào, và nhiều lỗ ở đỉnh piston và quanh chu vi của cuppen piston Sau khi piston đã trở về vị trí ban đầu của nó, dầu phanh dần dần chảy từ xi lanh phanh về xi lanh chính rồi chảy vào bình chứa qua các cửa bù Cửa bù này còn khử các thay đổi về thể tích của dầu phanh có thể xảy ra ở bên trong xi lanh do nhiệt độ thay đổi Điều này tránh cho áp suất thuỷ lực tăng lên khi không sử dụng các phanh

+ Khi bị rò rỉ dầu ở một trong các hệ thống này:

- Rò rỉ dầu phanh ở phía sau: Khi đạp phanh, piston số 1 dịch chuyển sang bên phải nhưng không tạo ra áp suất thuỷ lực ở phía sau Do đó piston số 1 nén lò

xo phản hồi, tiếp xúc với piston số 2, và đẩy piston số 2 làm tăng áp suất thuỷ lực

ở đầu trước của xi lanh chính, tác động vào hai trong các phanh bằng lực từ phía trước của xi lanh chính

-Dầu phanh rò rỉ ở phía trước: Vì áp suất thuỷ lực không được tạo ra ở phía trước, piston số 2 dịch chuyển ra phía trước cho đến khi nó tiếp xúc với vách ở đầu cuối của xi lanh chính Khi piston số 1 bị đẩy tiếp về bên phải, áp suất thuỷ lực ở phía sau xi lanh chính tăng lên làm cho hai trong các phanh bị tác động bằng lực từ phía sau của xi lanh chính.

18 7

16

4 5

19 3

C

B

Hình 2.5: Kết cấu bộ trợ lực chân không1.Vòng xốp; 2,7,14 Vòng làm kín; 3 Vòng chắn bụi; 4 Đế van;

5,15,20 Lò xo hồi vị;6.Van điều chỉnh; 8 Thân sau; 9 Piston; 10 Màng chân không; 11 Thântrước; 12 Đầu ống nối; 13 Vòng hãm; 16 Vòng đàn hồi;

17,19,21 Vòng chặn; 18.Van khí

* Nguyên lý hoạt động:

Van không khí được nối với cần điều khiển van và bị lò xo phản hồi của van không khí kéo về phía trái Van điều chỉnh bị lò xo van điều chỉnh đẩy sang phải Điều này làm cho van không khí tiếp xúc với vòng làm kín của van điều chỉnh

Do đó, không khí bên ngoài đi qua lưới lọc bị chặn lại không vào được buồng áp suất biến đổi Trong điều kiện này van chân không bị tách khỏi vòng làm kín của van điều chỉnh, tạo ra một lối thông giữa khoang A và khoang B Vì luôn luôn có chân không trong buồng áp suất biến đổi vào thời điểm này Vì vậy lò xo màng ngăn đẩy piston sang bên phải

+ Khi đạp phanh: Khi đạp bàn đạp phanh, cần điều khiển van đẩy van không khí làm nó dịch chuyển sang bên phải Lò xo điều chỉnh cũng đẩy van điều chỉnh dịch chuyển sang bên phải cho đến khi vòng làm kín của van điều chỉnh tiếp xúc với van chân không Chuyển động này bịt kín lối thông giữa khoang A và khoang

B Khi van không khí tiếp tục dịch chuyển sang bên phải, nó càng dời xa van điều chỉnh, làm cho không khí bên ngoài lọt vào buồng áp suất biến đổi qua lỗ C (sau khi qua lưới lọc không khí) Độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi làm cho piston dịch chuyển về bên phải, làm cho đĩa phản lực đẩy cần đẩy bộ trợ lực về bên phải và làm tăng lực phanh

+ Khi giữ phanh: Nếu đạp bàn đạp phanh nửa chừng, cần điều khiển van và van không khí ngừng dịch chuyển nhưng piston vẫn tiếp tục dịch chuyển sang bên phải do chênh lệch áp suất Lò xo van điều khiển làm cho vòng làm kín của van này tiếp xúc với van chân không, nhưng nó dịch chuyển theo piston Vì van điều khiển dịch chuyển sang bên phải và tiếp xúc với van không khí, không khí bên ngoài bị chặn không vào được buồng áp suất biến đổi, nên áp suất trong buồng áp suất biến đổi vẫn ổn định Do đó, có một độ chênh áp suất không thay đổi giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất biến đổi Vì vậy, piston ngừng

+ Trợ lực tối đa: Nếu đạp bàn đạp phanh xuống hết mức, van không khí sẽ dịch chuyển hoàn toàn ra khỏi van điều khiển, buồng áp suất thay đổi được nạp đầy không khí từ bên ngoài, và độ chênh áp suất giữa buồng áp suất không đổi và buồng áp suất thay đổi là lớn nhất Điều này tạo ra tác dụng lớn nhất lên piston Sau đó dù có thêm lực tác động lên bàn đạp phanh, tác dụng cường hoá lên piston vẫn giữ nguyên, và lực bổ xung chỉ tác dụng lên cần đẩy.

c) Kết cấu bộ điều hòa lực phanh:

Hình 2.6: Sơ đồ cấu tạo bộ điều hòa lực phanh một thông sô loại kép

1 Buồng khí; 2 Đế van; 3 Đệm kín; 4 Cửa dầu từ xilanh chính; 5 Lò xo;

6 Cuppen; 7 Lỗ bắt bu lông với khung xe; 8 Piston ; 9 Cửa dầu tới các xilanh

xe bánh sau; 10 Vỏ hộp

* Nguyên lý hoạt động.

- Trạng thái điều hòa chưa làm việc: Khi áp suất dầu ở xilanh phanh chính còn

thấp, piston được đẩy lên trên nhờ lực căng của lò xo (Flx), van P mở, dầu từ

xilanh phanh chính qua khe hở giữa cuppen và piston đến xilanh con bánh sau Ở trạng thái này bộ điều hòa chưa làm việc Lúc này áp suất dẫn động trong cơ cấu phanh cầu trước bằng áp suất dẫn động trong cơ cấu phanh cầu sau

- Trạng thái bắt đầu làm việc: Khi áp suất dầu ở xilanh phanh chính tăng lên đạt đến áp suất điều chỉnh Do piston có diện tích chịu áp suất dầu ở bên trên lớn hơn diện tích chịu áp suất dầu bên dưới Nên lực tạo bởi áp suất dầu phía trên (F2) lớn hơn lực tạo bởi áp suất dầu phía dưới (F1) cộng với lực lò xo (Flx) Lúc này piston đi xuống dưới và tiếp xúc với cuppen và đóng các cửa dầu giữa xilanh phanh chính và các xilanh phanh bánh xe sau Tại thời điểm piston tiếp xúc với cuppen thì áp suất ở hai phía cuppen bằng nhau

- Khi đạp bàn đạp phanh sâu hơn: Khi đạp phanh sâu hơn nữa, áp suất dầu trong xilanh phanh chính tiếp tục tăng lên và áp suất dầu phía dưới trong van điều hòa cũng tăng lên Lực của dầu tác dụng phía dưới lúc này là F’1 + Flx sẽ lớn hơn

F2 nên piston bị đẩy lên trên tách khỏi cuppen để mở thông đường dầu cung cấp dầu tới cơ cấu phanh sau Lúc này áp suất dầu trong cơ cấu phanh sau tăng lên, đồng thời lực tạo ra phía trên phía piston lớn hơn sẽ đẩy piston đi xuống tiếp xúc với cuppen đóng đường dầu tới cơ cấu phanh sau Quá trình này được lặp đi lặp lại tạo trạng thái cấp dầu nhấp nháy để đảm bảo tỷ lệ áp suất dầu giữa cầu trước

và cầu sau gần đúng với đường đặc tính lý tưởng

- Khi nhả phanh ra: Khi thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, áp suất dầu trong

xilanh chính giảm, cuppen trong van điều hòa di chuyển xuống phía dưới do có

sự chênh lệch áp suất Dầu từ cơ cấu phanh phía sau đẩy mép cuppen cụp xuống

và trở về xilanh phanh chính Nó triệt tiêu sự chênh lệch áp suất giữa hai phía của piston (Phía xilanh phanh chính và phía xilanh phanh bánh xe sau)

* Một số chi tiết trong bộ điều hòa lực phanh loại kép:

- Piston van điều hòa lực phanh: Piston trong van điều hòa di chuyển nhờ áp suất dầu thay đổi để đóng mở cửa dầu từ xilanh phanh chính tới các xilanh bánh

xe sau Piston luôn chịu lực đẩy của lò xo, để sao cho ở trạng thái bình thường thì cửa dầu luôn mở

- Cuppen: Cuppen được làm bằng cao su chịu được dầu thủy lực và có nhiệm

vụ đóng mở cửa dầu Từ đó điều chỉnh được áp suất dầu ở cơ cấu phanh sau

- Lò xo: Lò xo trong van điều hòa luôn tỳ vào đế van và piston Để đẩy piston

sao cho ở trạng thái bình thường thì cửa dầu luôn mở để dòng dầu giữa xilanh

phanh chính và xilanh phanh bánh sau thông với nhau

- Đế van: Đế van được dùng làm điểm tựa cho lò xo đẩy piston Đế van có ren

để vặn ra vào được, từ đó hạn chế được độ dịch chuyển của piston Trong đế van phải có đệm kín để tránh lọt dầu

Chương 3 TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 3.1 TÍNH TOÁN ĐỘNG LỰC HỌC CỦA Ô TÔ KHI PHANH:

3.1.1 Lực phanh sinh ra ở bánh xe

Khi phanh xe: người lái tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, thông qua các

cơ cấu dẫn động đến cơ cấu phanh Tại cơ cấu phanh sẽ tạo ra mômen ma sát gọi là mômen phanh mp nhằm hãm lại bánh xe đang chuyển động Lúc đó, ở khu vực tiếp xúc giữa bánh xe và mặt đường xuất hiện phản lực tiếp tuyến Pp ngược chiều với chuyển động của ô tô Phản lực tiếp tuyến này gọi là lực phanh

và được xác định theo biểu thức:

p p

b

M P

r

=

Trong đó: rb – Bán kính làm việc của bánh xe

Mà lực phanh của ô tô lại bị giới hạn bởi lực bám giữa bánh xe với mặt đường, nghĩa là

Ppmax = Zb φ =PφTrong đó:

Ppmax – Lực phanh cực đại có thể sinh ra từ khả năng bám của bánh xe

với mặt đường;

Zb – phản lực pháp tuyến tác dụng lên bánh xe;

φ – Hệ số bám giữa bánh xe với mặt đường; φ = 0,7

Hình 3.1: Sơ đồ mômen và lực tác dụng lên bánh xe khi phanh

Trong quá trình phanh, do bánh xe chuyển động chậm dần nên bánh xe sẽ

có mômen quán tính Mjb tác dụng, mômen này có chiều cùng chiều với chuyển động của bánh xe Ngoài ra còn có mômen cản lăn tác dụng ngược chiều với chuyển động có tác dụng hãm bánh xe lại

ma sát trong động cơ… Năng lượng bị tiêu hao trong quá trình phanh phụ thuộc vào chế độ phanh của ô tô

3.1.2 Lực tác dụng lên ô tô khi phanh

Xét trường hợp ô tô chuyển động trên đường bằng (α = 0), ta có sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh: a

b