Tính toán hệ thống phanh

xác định mô men sinh ra ở các cơ cấu phanh

Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 Chơng III Tính toán hệ thống phanh - -30 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 1. Giới thiệu về xe Hyundai tham khảo Các đặc điểm cơ bản: Tải trọng tối đa đạt 15,3 tấn. Động cơ: Xe sử dụng loại động cơ diesel D6BR, 6 máy thẳng hàng, đợc bố trí dới buồng lái. Công suất cực đại đạt 188 mã lực (ở số vòng quay 2900 v/ph). Mô men xoắn cực đại đạt 525 N.m (ở số vòng quay 1400 v/ph). Dung tích xi lanh 7.545 cc. Ly hợp: là loại C8W38 ly hợp ma sát khô, một đĩa, điều khiển thủy lực trợ lực khí nén. Hộp số chính: 5 số tiến, 1 số lùi, có đồng tốc từ số 2 đến số 5. Bánh xe: phía trớc đơn, phía sau kép. Hệ thống lái: Với cơ cấu lái trục vít êcu có trợ lực. Hệ thống phanh: Hệ thống phanh thuỷ lực khí nén loại có 2 dòng độc lập. Đặc tính kỹ thuật Chiều dài cơ sở mm 5.700 Trọng lợng bản thân KG 7.140 Trọng lợng toàn bộ KG 15.305 Vận tốc lớn nhất Km/h 99 Hộp số Kiểu M8S5 Tỉ số truyền i h1 = 6,552; i h2 =4,178; i h3 = 2,415; i h4 = 1,397; i h5 = 1,000; i l = 6,849. Bánh xe Phía trớc đơn, phía sau kép Cỡ lốp Trớc: 10,00 20 Sau: 10,00 20 Hệ thống lái Loại Trục vít - Êcu bi có trợ lực - -31 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 Tỉ số truyền 22,4 Phanh Phanh chính, loại Thủy khí kết hợp, dẫn động 2 dòng Phanh trớc: tang trống Phanh sau: tang trống Phanh tay(loại) Tang trống(tác dụng phía sau hộp số) Thùng nhiên liệu 200lít (200 + 200 lít) Động cơ Loại Động cơ Diesel, 4 kì, phun nhiên liệu trực tiếp, làm mát bằng nớc. Số xi lanh 6, đặt thẳng hàng Đờng kính XL ì hành trình PT mm 118 ì 115 Dung tích xi lanh cc 7.545 Tỉ số nén 17,0 : 1 Công suất lớn nhất 188PS/2.900v/p Mômen xoắn lớn nhất 525Nm/1.400v/p 2. tính toán hệ thống phanh 2.1.tính toán cơ cấu phanh 2.1.1. Xác định mô men sinh ra ở các cơ cấu phanh - -32 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 G P J a b Z Z O 1 O 2 L h g 1 2 Hình 3.1.Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô khi phanh Lực phanh tại bánh xe đạt đợc giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trợt lết, trong qúa trình trợt mô men phanh không tăng đợc nữa mà thậm chí còn có xu hớng giảm do hệ số bám giảm đi đáng kể khi hiện tợng này xảy ra. Vì vậy, ngời ta thờng tính toán mô men phanh cần thiết tại các bánh xe sao cho tận dụng đợc tối đa khả năng bám của bánh xe với mặt đờng. Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trớc là: bx g p r bg hj L bG M . . 1 2 . max ' += ở cầu sau là: bx g p r ag hj L aG M . . 1 2 . max '' = Với: G trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 15305 (KG); a, b, h g toạ độ trọng tâm của ôtô (mm); - -33 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 '' . G L bG = - trọng lợng tĩnh trên cầu trớc; G= 30%G = 0,3 . 15305 = 4591,5(KG) '' . G L aG = - trọng lợng tĩnh lên cầu sau; G= 70%G = 0,7 . 15305 = 10713,5 (KG) L chiều dài cơ sở của ôtô, L = 5700 (mm) = 5,7 (m); j max - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, khi thiết kế lấy j max = 5,5 (m/s 2 ); g gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s 2 ); hệ số bám của bánh xe với mặt đờng khi thiết kế lấy = 0,6; r bx - bán kính làm việc trung bình của bánh xe Với cỡ lốp xe: 254 mm 508 mm (10 - 20) Bán kính làm việc trung bình của bánh xe: r bx = . (H+d2), ( = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp) r bx = 0,93( 254 + 508/2 ) = 472,44 (mm) 0,472 (m). Nếu trờng hợp đã biết trọng lợng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớc là G và trục sau là G thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở một bánh xe trớc là: bx p r Gm M . 2 ' 1 ' ì = m 1 _ là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trớc khi phanh: G GL g hj bg hj m gg 1 maxmax 1 11 ì ì += ì ì += Với: h g chiều cao trọng tâm của ôtô, lấy h g = 1,1(m) đối với ôtô tải. - -34 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 => 36,1 15305 5,45917,5 81,9 1,15,5 1 1 ì ì += m => ).(8842).(2,884472,06,0 2 5,459136,1 ' NmmkGM p =ì ì = m 2 _là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh: 845,0 15305 5,107137,5 81,9 1,15,5 111 2 maxmax 2 ì ì = ì ì = ì ì = G GL g hj ag hj m gg Mômen phanh ở bánh xe sau: ).(12819).(9,1281472,06,0 2 5,10713845,0 '' NmmkGM p =ì ì = Lu ý: Các công thức và tính toán trên đợc thực hiện khi ta đã chấp nhận một số giả thiết sau: Bỏ qua các lực cản không khí và cản lăn, coi hệ số bám của tất cả các bánh xe nh nhau. 2.1.2. Xác định góc () và bán kính () của lực tổng hợp tác dụng lên má phanh Góc (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm O với điểm đặt lực pháp tuyến N ): 210 21 2sin2sin2 2cos2cos = tg Với: 1 - góc tính từ tâm chốt quay guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát; 0 - góc ôm của tấm ma sát; 2 = 1 + 0 . - -35 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 Bán kính của lực tổng hợp R (phản lực của trống phanh tác dụng lên má phanh) hay khoảng cách từ tâm O đến điểm đặt lực R đợc xác định theo công thức: ( ) ( ) 02100 22 0 21 sincos2sin coscos2 ++ = t r Với: r t bán kính của tang trống (tuỳ theo cỡ lốp xe, vành bánh xe, có thể tham khảo xe tơng tự).Ta chọn r t = 200 (mm). 1. Đối với cơ cấu phanh cầu trớc a. Má trớc: =+= == = 139 )(058,2118 21 ' 0 ' 1 ' 2 ' 0 ' 1 rad = + = 6 105,0 139.2sin21.2sin058,2.2 139.2cos21.2cos ' ' t t tg ( ) ( ) ).(44,232 118sin13921cos058,2.2118sin058,2 139cos21cos200.2 22 ' mm t = ++ = b. Má sau: =+= = = 115 )(326,176 39 ' 0 ' 1 ' 2 ' 0 ' 1 rad - -36 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 = + = 11 194,0 115.2sin39.2sin326,1.2 115.2cos39.2cos ' ' s s tg ( ) ( ) ).(29,214 76sin11539cos326,1.276sin326,1 115cos39cos200.2 22 ' mm s = ++ = 2. Đối với cơ cấu phanh cầu sau a. Má trớc: =+= = = 140 )(093,2120 20 ' 0 ' 1 '' 2 '' 0 '' 1 rad '505 102,0 140.2sin20.2sin093,2.2 140.2cos20.2cos '' '' = + = t t tg ( ) ( ) ).(37,233 120sin14020cos093,2.2120sin093,2 140cos20cos200.2 22 '' mm t ++ = b. Má sau: =+= = = 125 )(744,1100 25 ' 0 ' 1 '' 2 '' 0 '' 1 rad '4510 19,0 125.2sin25.2sin744,1.2 125.2cos25.2cos '' '' = + = s s tg ( ) ( ) ).(82,223 100sin12525cos744,1.2100sin744,1 125cos25cos200.2 22 '' mm s ++ = - -37 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 2.1.3. Xác định các lực tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháp họa đồ Guốc phanh phải chịu 3 lực: Lực P do dẫn động sinh ra, cụ thể là do pittông của xi lanh công tác đặt trong cơ cấu phanh tạo ra. Phơng, chiều và điểm đặt của lực này đợc xác định theo kết cấu của cơ cấu phanh. Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh,điểm đặt của lực này đợc coi là đặt tại tâm quay của guốc phanh O 1 , tuy nhiên phơng chiều và độ lớn thì cha biết . Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh. Lực này cha biết cả về điểm đặt, phơng, chiều và độ lớn. Nh vậy cả 3 lực trên đều có những yếu tố cha biết để xác định đợc các lực này ngời ta sử dụng phơng pháp dựng hình hay còn gọi là phơng pháp hoạ đồ lực phanh. 1.Xác định góc ở các cơ cấu phanh Khi đã chọn trớc thông các số kết cấu ( 1 , 2 , 0 , r 1 ) chúng ta tính đợc góc và bán kính nghĩa là xác định đợc hớng và điểm đặt lực N 1 (lực N 1 hớng vào tâm 0). Lực R 1 là lực tổng hợp của N 1 , và T 1 . Góc 1 đợc xác định nh sau: à == 1 1 N T tg . Với là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng = 0,3. Nh thế là chúng ta đã xác định đợc góc 1 16 41, nghĩa là xác định đợc hớng của R 1 . Góc 1 của má phanh trớc và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùng hệ số ma sát nh nhau. 1. Xác định bán kính r 0 - -38 Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 Với R đã biết, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là: ( ) 021020121 rRRrRrRMMM ppp +=+=+= Trong đó bán kính r 0 - Là khoảng cách từ tâm O tới phơng của lực R và đợc xác định theo công thức: 0 2 1 r à à = + Đối với cơ cấu phanh cầu trớc: o Đối với má trớc: ).(79,66 3,01 3,0 .44,232 2 ' 0 mmr t = + = o Đối với má sau: ).(58,61 3,01 3,0 .29,214 2 ' 0 mmr s + = Đối với cơ cấu phanh sau: o Đối với má trớc: ).(06,67 3,01 3,0 .37,233 2 '' 0 mmr t = + = o Đối với má sau: ).(32,64 3,01 3,0 .82,223 2 '' 0 mmr s + = 2. Xây dựng họa đồ lực phanh - -39 [...]... Sơ đồ tính toán hệ thống thủy lực Nhiệm vụ của quá trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định các thông số cơ bản của nó: đờng kính xi lanh công tác, đờng kính xi lanh chính, tỉ số truyền dẫn động 1 Đờng kính xi lanh công tác Đờng kính xi lanh công tác của bánh sau d đợc tính trên cơ sở lực P đã đợc xác định khi xây dựng họa đồ lực phanh: d = 4P pi Với: P lực ép của xi lanh phanh. .. vị trí thấp nhất của hệ thống phanh để cho nớc có thể ngng tụ lại, nhờ có van đặt ở dới đáy bình mà nớc có thể ngng tụ và thoát ra ngoài Trên xe, hệ thống phanh chính có 2 bình chứa khí nén, mỗi bình chứa có thể tích là 35 lít Dự trữ khí nén trong các bình đảm bảo phanh đợc 8 lần sau khi máy nén khí ngừng làm việc 2.3.3 Van phân phối khí Van phân phối dùng để đóng mở hệ thống phanh (cung cấp khí nén... định các kích thớc má phanh Đối với phanh guốc, kích thớc má phanh đợc xác định dựa trên các điều kiện: Công ma sát riêng; áp suất lên bề mặt má phanh; Tỷ số p; Chế độ làm việc của cơ cấu phanh 1 Công ma sát riêng Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn (V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể đợc coi là đã chuyển thanh công ma sát L tại các cơ cấu phanh: L= G.V02 2g Với:... bắt đầu phanh Gọi tổng diện tích các má phanh là A ta có: m A = 0i rt bi i=1 Với: m số lợng má phanh, m = 8; oi góc ôm của má phanh thứ i; rt bán kính trống phanh, rt = 200 (mm) bi chiều rộng má phanh thứ i, qua đo đạc xe tham khảo ta có bt= 140 (mm); bs= 150 (mm) A = 2 [( ] ) 3,14 118 + 76 0 ì 140 + ( 120 + 100 ) ì 150 ì 200 419783(mm 2 ) = 4197,83(cm 2 ) 180 Công ma sát riêng đợc tính theo... Thắng - Ôtô K47 Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai píttông dẫn động các guốc phanh trớc và sau thì các lực tác động bằng nhau: Pt = Ps = P Họa đồ đợc xây dựng cho từng guốc phanh. Các bớc gồm có: a Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồ theo đúng tỷ lệ, vẽ các lực P b Tính góc và bán kính , từ đó xác định điểm đặt của lực R c Tính góc và vẽ... 400 ữ1000( J / cm 2 ) 2 áp suất trên bề mặt má phanh áp suất trên bề mặt má phanh đợc giới hạn bởi sức bền của vật liệu: ' M pt Rt' ì r0 q= = [ q ] = 1,5 ữ 2,0( MN / m 2 ) 2 2 à.bt rt 0 à.bt rt 0 q = 95308 ì 0,06679 1,84.10 6 ( N / m 2 ) < [ q ] 118 ì 3,14 0,3 ì 0,14 ì 0,2 2 ì 180 Vậy áp suất trên bề mặt má phanh nằm trong giới hạn cho phép 2.2 .tính toán dẫn động phần thủy lực khớ vo D X2 d1 d2... Y' t Y' s Hình 3.2 Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu trước Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt và Rs và tính tỷ lệ: k= Rt' 375,24 = 2,37 Rs' 158,22 Rt' r0't + Rs' r0' s = M p' Kết hợp ta có hệ phơng trình: Rt' kRs' = 0 -41 - T' s N' s O U' t X' s X' s Đồ án tốt nghiệp Đặng Việt Thắng - Ôtô K47 0,06679Rt' + 0,06158Rs' = 8842 ' ' Rt 2,37 Rs' = 0 Rt 95308( N ) Giải hệ phơng trình ta đợc: Rs'... lực P đã đợc xác định khi xây dựng họa đồ lực phanh: d = 4P pi Với: P lực ép của xi lanh phanh lên guốc phanh, P = 36240 (N) pi - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi= 10 (MPa); d = 4 ì 36240 0,07(m) = 70(mm) 3,14 ì10 7 2 Đờng kính xi lanh chính pki Dk Q kt P pi Dd Hình 3.5 Sơ đồ tính xi lanh thủy khí Kích thớc của xi lanh khí và lực khí thể cần thiết đặt lên màng có thể đợc xác định... trớc đờng kính xi lanh dầu là Dd = 3,5 (cm) ta sẽ tính đợc đờng kính xi lanh khí: Dk = Dd pi 100 = 3,5 ì 14,3(cm) pki 6 Vậy lực khí thể cần thiết phải có để cung cấp cho hệ thống phanh là: Dk2 3,14 ì14,3 2 Qkt = pki = 6ì 964( KG ) 4 4 3 Hành trình làm việc của pittông trong các xi lanh Hành trình làm việc của pittông trong các xi lanh ở các cơ cấu phanh trớc (x1) và sau (x2) đợc xác định nh sau:... / mm ) 375,24 Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc: P = 100 (mm) ; Ut= 288,41 (mm) ; Us= 65 (mm) Ta tính đợc các lực còn lại: P = 100ì254 = 25400 (N); Ut= 288,41ì254 73256 (N); 16510 (N) Us= 65ì 254 Y" t Y" s O" t O" s Pt Ps X" t R" s U" s P" t N" t T" t P" s R" s R" t Cơ cấu phanh cầu sau X" U" t U" t O1 R" t N" s O O2 U" s -42 - Y" t Y" s Hình 3.3 Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu sau X" s T" s X" t . sau: o Đối với má trớc: ).(06,67 3, 01 3, 0 .37 , 233 2 '' 0 mmr t = + = o Đối với má sau: ). (32 ,64 3, 01 3, 0 .82,2 23 2 '' 0 mmr s + = 2.. 21 39 20 25 2 139 115 140 125 0 118 76 120 100 a (mm) 161 161 161 161 c (mm) 151 151 151 151 0 6 0 11 0 5 0 50 10 0 45 (mm) 232 ,44 214,29 233 ,37 2 23, 82