Tính toán cơ cấu phanh guốc

Phân bố lực tác dụng giữa má phanh và tang trống được tính tương đư¬ơng bằng lực đặt tại điểm giữa của góc ôm má phanh trên guốc phanh. - Quy luật biến dạng tuân theo định luật Húc, - Guốc là tuyệt đối cứng,

Phụ lục 3:

Quan hệ của mômen trên cơ cấu phanh

và áp suất điều khiển

1 Cơ CấU PHANH GUốC

Tính toán cơ cấu phanh guốc có thể sử dụng các giả thiết sau đây:

Phân bố lực tác dụng giữa má phanh và tang trống được tính tương đương bằng lực đặt tại điểm giữa của góc ôm má phanh trên guốc phanh

- Quy luật biến dạng tuân theo định luật Húc,

- Guốc là tuyệt đối cứng,

Trên cơ sở đó sơ đồ tính toán mô tả ở hình vẽ P3.1

a- Khi tang trống quay cùng chiều với lực tác dụng Fp (hình P3.1a)

FN và µFN là tổng lực pháp tuyến và tiếp tuyến của tang trống tác dụng lên guốc phanh;

Fp - lực tác dụng của xy lanh điều khiền hoặc cam quay Fx, Fz là lực tác dụng của gối tựa guốc tác dụng lên quốc phanh

Viết các phương trình cân bằng lực và mômen:

Fx + Fp – FN= 0

Fz - µFN = 0

Fph - FN.a + µFNrt = 0

t

F r a

h

µ

−

Mômen phanh sinh ra dưới tác dụng của lực tiếp tuyến tác dụng lên tang trống (ngược chiều ω) và có giá trị bằng:

t

F r a

h

µ

b- Khi tang trống quay ng ược chiều của Fp (hình P3.1b)

Tính toán tương tự:

t

F r a

h

µ +

t

F r a

h

µ

Hình P3.1 Tính toán cơ cấu phanh guốc có xy lanh thủy lực

Khi có cùng µ, h, a, Fp thì trường hợp a có hiệu quả sinh mômen phanh cao hơn Với một

cơ cấu phanh có hai guốc (dạng a) guốc trước sẽ có hiệu quả phanh cao hơn guốc sau

Mômen phanh của một cơ cấu phanh:

t

pt t

F r a

h F

r a

h

µ

Trong hệ thống phanh thuỷ lực nếu xylanh bánh xe có kích thước không đổi:

Fpt = Fps = Fp, thì: C* = 2

t 2

a

a h 2

µ

µ

4

D r a

a h

2 t 2 2

π µ

µ +

Fpb =

bx

ccp

r

M

4

D r

r

bx

t

* π

c- Cơ cấu phanh dạng a (hình P3.2) trong hệ thống phanh khí nén có cam quay

Sơ đồ tính toán miêu tả trên hình *

áp dụng kết quả phần trên:

t

t F r a

h

µ

−

t

s F r a

h

µ

+

Với ht = h + d1 ; hs : h- d2;

Nếu biến dạng cam tạo nên chuyển

vị guốc là như nhau, thì FNt = FNs (theo định

luật Húc), và Fpt≠Fps

Mômen phanh sinh ra sẽ là:

t

t F r a

h

µ

s F r a

h

µ

− )µrt

ở đây ht tăng lên, nhưng Fpt giảm còn ở guốc phanh sau hs giảm và Fps tăng, bởi vậy kết cấu cho thấy sự sai khác mômen phanh của cơ cấu phanh dẫn động thuỷ lực và dẫn động khí nén trong tính toán là không đáng kể

Nếu coi Fpt =Fps =Fp và d1 = d2 = d thì:

Mccp = C*Fpµrt

t 2

a

a h 2

µ

µ

Công thức tính toán gần đúng trở về dạng cơ bản trình bày ở trên Với quan hệ của lực Fp

với áp suất khí nén p, có thể viết qua quan hệ:

2Fpd=p

4

D 2

p = p.c

d

D 2

π

và quan hệ của lực phanh tính tại bánh xe Fpb viết qua quan hệ của áp suất khí nén dẫn động:

Fpb =

bx

ccp

r

M

= kp.p

Hình P3.2 Tính toán cơ cấu phanh guốc có

cam quay (khí nén)

với kp =

4

D r

r C

2 bx

t

* π

[m2]

Hệ số kp chỉ phụ thuộc vào kết cấu của cơ cấu phanh Với các loại cơ cấu phanh nhất định

kp là hệ số tỷ lệ với áp suất điều khiển

d- Cơ cấu phanh bố trí đối xứng qua tâm (dạng b hình *)

t

F r a

h

µ

t

F r a

h

µ

Như vậy hiệu quả phanh (khi đổi chiều quay ω)sẽ khác nhau ôtô tiến cần có giá trị M ccp

lớn, còn khi lùi thì hiệu quả phanh thấp

Trên ôtô thường bố trí dạng cơ cấu phanh này ở các bánh xe trước

e Cơ cấu phanh tự cường hoá (hình P3.3)

Nhờ hai guốc phanh nối với nhau bởi

một đòn ngang nên: Fxt = Fxs = Fx Theo chiều

ma sát tác dụng lên guốc phanh nên FNt dịch

chuyển điểm đặt xuống một đoạn ro ; Fxt và Fp

song song nên FNt cũng song song với Fxt, Fp

Do tính chất của kết cấu, nên guốc sau chịu

thêm lực đẩy Fxs làm tăng hiệu quả phanh cho

cơ cấu

2 TíNH TOáN Cơ CấU PHANH ĐĩA

Sơ đồ tính toán phanh điã được trình

bày trên hình P3.4 Lực điều khiển của xylanh

bánh xe là Fp, lực ma sát là µFp, và đặt tại bán

kính rd Mômen phanh sinh ra khi đó sẽ bằng:

Mccp = 2 µ.Fp.rd (P3.8) Như vậy tỷ số truyền trong là: C* = 2µ

Sự phụ thuộc C vào µ là tuyến tính

3 Hiện tượng tự xiết và đánh giá ổn định mômen phanh.

Trong các biểu thức xác định Mp và Mccp nhận thấy:

Mp tăng lên ∞ khi mẫu số của biểu thức tiến tới không Với cơ cấu phanh dạng đối xứng qua mặt phẳng:

Guốc trước có Mp →∞ khi (a- µ.rt) → 0; muốn không có tự xiết cần

t

r

a

< µ Guốc sau luôn có mẫu số > 0 Vậy hiện tượng tự xiết cần kiểm tra với guốc trước (ω

cùng chiều với Fp)

Hình P3.3 tính toán cơ cấu phanh tự

cường hoá

Hình P3.4 Tính toán cơ cấu phanh đĩa

Mômen phanh sinh ra cần phải ổn định trước sự thay đổi của hệ số µ Thông qua

µ

d

* dC

khi

µ

d

*

dC

đạt giá trị lớn, mômen phanh biến động lớn gây nên phanh không êm dịu và mất khả năng ổn định, tức là có độ nhạy cảm lớn với biến động của hệ số ma sát (do nhiệt độ)

Các dạng cơ cấu phanh có quan hệ C* và µ trên hình P3.5

Khi sử dụng kết cấu tự cường hoá cho phép cơ cấu phanh có kích thước nhỏ gọn song khả năng biến động Mp lớn, có thể ảnh hưởng tới chất lượng phanh Với cơ cấu phanh đĩa có biến động dC* nhỏ nhất (hình *), do vậy hiện nay hay dùng hơn

Hình P3.5 Hệ số kết cấu C*và quan hệ µ