Thiết kế hệ thống phanh ABS cho ô tô vận tải chở dầu đường dài 26 tấn (Link CAD: https://bit.ly/3xHJewW)

vậy khi thiết kế hệ thống phanh cho loại xe này cần quan tâm đến tính ổn định, khảnăng điều khiển đẽ dàng và hiệu quả của hệ thống.Trên cơ sở đó em được giao đề tài: “Thiết kế hệ thống p

Mục Lục

Lời Nói Đầu 3

Chương I 5

LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ 5

Đặt vấn đề 5

1 Công dụng, phân loại, yêu cầu: 8

1.1 Công dụng 8

1.2 Phân loại 8

1.3 Yêu cầu 8

2 Giới thiệu về xe thiết kế: 9

3 Lựa chọn phương án thiết kế: 10

3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh: 10

3.2 Lựa chọn dẫn động phanh: 13

4 Bố trí của hệ thống phanh khí nén: 16

Chương II 18

NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA 18

HỆ THỐNG ABS THIẾT KẾ 18

1 Vai trò của hệ thống ABS và lý thuyết cơ bản về ABS: 18

1.1 Tầm quan trọng của hệ thống ABS 18

1.2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS cơ sở : 20

2 Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS: 22

3 CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ HOẠT ĐỘNG CỦA MỘT SỐ CỤM CHI TIÊT TRONG HỆ THỐNG THIẾT KẾ 26

3.1 Cảm biến tốc độ: 26

3.2 Bộ điều khiển trung tâm 27

3.3 Các bộ nhớ (MEMORY): 28

3.4 Bộ vi xử lý : 28

4 Van điều khiển áp xuất khí nén 29

Chương III 33

TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH 33

1 Tính toán thiết kế cơ cấu phanh 33

1.1 Một số chi tiết chính 33

1.2 Tính Toán Mômen Phanh: 34

1.3 Tính Toán Cơ Cấu Phanh 36

1.4 Lực tác dụng lên cơ cấu phanh: 38

2 Tính toán và kiểm nghiệm bền guốc phanh 42

2.1 Kiểm bền guốc phanh : 44

2.2 Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh: 52

Chương IV 53

LỰA CHỌN SƠ ĐỒ DẪN ĐỘNG VÀ TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG 53

1 Lựa chọn sơ đồ dẫn động cho xe thiết kế: 53

1.1 Phương án1 4S/3K: 53

1.2 Phương án 2 6S/4K: 54

1.3 Phương án 3 6S/6K: 56

1.4 Phương án 4 6S/3K: 57

1.5. Cơ sở lựa chọn sơ đồ: 58

1.6 Sơ đồ phương án chọn: 60

1.7 Nguyên lý làm việc của hệ thống: 61

2 TÍNH TOÁN DẪN ĐỘNG PHANH 63

2.1 Thiết kế tính toán bầu phanh trước 63

2.2 Thiết kế tính toán bầu phanh sau: 65

Lực tác dụng lên thanh đẩy 65

Kết Luận 70

Tài liệu tham khảo 72

Lời Nói Đầu

Đất nước ta đang trên con đường công nghiệp hóa hiện đại hóa đất nước Mục tiêu tới năm 2020 nước ta cơ bản trở thành nước công nghiệp Để đạt được mục tiêu

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 2

đó, rất nhiều các khu công nghiệp đã được xây dựng ở nhiều tỉnh thành trong cảnước Đi cùng với đó mạng lưới giao thông ngày càng được cải thiện để đáp ứngnhu cầu trao đổi hàng hóa giữa các khu công nghiệp trong cả nước Trong hệ thốnggiao thông vận tải nước ta ngành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo, phầnlớn hàng hóa và người được vận chuyển trong nội địa bằng ô tô

Tuy nhiên cùng với những lợi ích vô cùng to lớn mà ô tô mang lại đối với sựphát triển của nền kinh tế và con người, thì một vấn đề đáng lo ngại đặt ra là vấn đề

ô nhiễm môi trường và tai nạn giao thông gây thiệt hại về tài sản và con người.Theo thống kê của các nước trong những nguyên nhân gây ra tai nạn giao thôngđường bộ thì có tới 10÷15% do hư hỏng máy móc trục trặc về kỹ thuật Trongnhững nguyên nhân do hư hỏng về máy móc, trục trặc về kỹ thuật thì tỉ lệ tai nạn docác cụm của ô tô gây nên được thống kê như sau:

Từ những thông kê trên thấy rằng, tai nạn giao thông do hệ thống phanh chiếm

tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kỹ thuật gây nên Chính vì vậy hiện nay hệ thốngphanh ngày càng được cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng hệ thốngphanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Đối với ô tô vận tải chở dầu đường dài hệ thống phanh được đặc biệt quan tâm

Do vận chuyển hàng hóa đặc trưng là chất lỏng, dễ xảy ra cháy nổ khi xảy ra vachạm Đồng thời để nâng cao hiệu quả kinh tế khi vận chuyển thì thường dùng các

xe có tải trọng lớn, do xe có tải lớn vì vậy quán tính xe là lớn, và do đặc trưng củaviệc chuyên chở chất lỏng gây tải trọng động khi phanh nên rất khó điều khiển,đặcbiệt xe chạy trên đường dài lái xe dễ mệt mỏi phản xạ kém rất dễ gây nguy hiểm.Vì

vậy khi thiết kế hệ thống phanh cho loại xe này cần quan tâm đến tính ổn định, khảnăng điều khiển đẽ dàng và hiệu quả của hệ thống.

Trên cơ sở đó em được giao đề tài:

“Thiết kế hệ thống phanh ABS cho ô tô vận tải chở dầu đường dài 26

tấn”

Nhận thức được tầm quan trọng của hệ thống phanh đối với xe chở dầu đườngdài với nhiệm vụ được giao, em đã thực hiện những nội dung sau:

- Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh ABS

- Thiết kế cơ cấu phanh trên hệ thống phanh ABS

- Phân tích sự làm việc của hệ thống phanh ABS

- Thiết kế cụm van điều khiển và chi tiết điển hình

Đề tài được thực hiện tại bộ môn ô tô và xe chuyên dụng trường Đại học BáchKhoa Hà Nội Sau hơn 3 tháng thực hiện với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em vàvới sự giúp đỡ tận tình của thầy giáo hướng dẫn em đã hoàn thành nhiệm vụ củamình Tuy nhiên với những hiểu biết và kinh nghiệm còn hạn chế nên không tránhkhỏi những thiếu sót, em rất mong được các thầy chỉ bảo thêm để em ngày càng trởnên hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn các thầy giáo trong bộ môn ô tô và xe chuyên dùng

và đặc biệt là thầy giáo PGS.TS Nguyễn Khắc Trai đã tận tình chỉ bảo giúp đỡ và

tạo điều kiện tốt nhất có thể để em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình!

Hà Nội, ngày 31 tháng 5 năm 2009Sinh viên thực hiện: Nguyễn Thành Tam

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 4

Chương I LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ

Theo yêu cầu thiết kế loại ôtô tải chở dầu đường dài 26 tấn xe thuộc loại xe tải.Các xe tải bố trí loại này động cơ đặt trước có cabin kiểu lật, chiều dài xe khôngđược vượt quá qui định là 12m, sử dụng 3 hoặc 4 cầu Dẫn động phanh sử dụng làdẫn động khí nén

Hình 1.1: Xe thiết kế

Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyểnđộng của ô tô, với công dụng chính như: Giảm dần tốc độ hoặc dừng hẳn xe lại khiđang chuyển động, hay có khả năng giữ cho xe đứng yên trên đường dốc trongkhoảng thời gian dài mà không cần có mặt của người lái xe

Ngay nay hầu hết hệ thống phanh trên ô tô đã được bố trí hệ thống ABS Hệthống ABS được sử dụng với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trông mọitrường hợp chuyển động, cụ thể bao gồm: Rút ngắn quãng đường phanh và đảm bảotính ổn định hướng chuyển động của ô tô khi phanh

Hệ thống ABS được gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “Anti-lock BrakeSystem” và được hiểu là thiết bị chống trượt lết bánh xe khi phanh.

Do đặc điểm của xe thiết kế là xe chở dầu đường dài một loại mặt hàng rất dễgây cháy nổ nếu xảy ra va chạm, do xe chở chất lỏng trong téc vì vậy trong quátrình phanh sẽ gây tải trọng động rất lớn đặc biệt là lực dọc khiến cho bánh xe bị lết,làm giảm hiệu quả phanh tính ổn định hướng chuyển động, đồng thời do vậnchuyển một lượng hàng trên xe khá lớn, vì vậy trọng lượng của xe lúc đầy tải và lúckhông tải là chênh lệch nhau lớn làm cho quá trình phanh ở trường hợp không tải làkhông phù hợp Để giảm chiều cao trọng tâm của xe mà vẫn đảm bảo việc chuyêntrở hàng lớn thì xe thường tận dụng tới mức tối đa chiều rộng và chiều dài cho phépvới phương tiện cơ giới đường bộ Chiều dài xe lớn chiều dài toàn bộ 12m nên cácbánh xe giữa các cầu là cách nhau khá lớn, khi xe di chuyển trên đường không tốtthì hệ số bám giữa các bánh xe ở các cầu là khác nhau, nếu không điều chỉnh lựcphanh phù hợp sẽ dẫn đến hiệu quả phanh giảm Bề rộng của xe cũng lớn vì vậy khi

xe quay vòng ảnh hưởng của lực ly tâm vì vậy trọng lượng tác dụng lên giữa cácbánh ở hai bên của cầu xe khác nhau, nếu lực phanh giữa các bánh là như nhau thì

có thể xảy ra hiện tượng trượt lết bánh xe, làm ảnh hưởng rất lớn đến khả năng quayvòng của xe Do xe di chuyển trên quãng đường dài cơ cấu phanh phải làm việc liêntục Chính vì vậy hệ thống phanh trên xe được thiết kế gồm cả phanh chân và phanhdừng cũng như phanh dự phòng phải thỏa mãn những yêu cầu cơ bản sau để đảmbảo an toàn cho hàng hóa vận chuyển và các phương tiện khác lưu thông trên đườngđồng thời có giá thành sản phẩm mang tính cạnh tranh:

- Đảm bảo hiệu quả phanh cao trong mọi trường hợp, điều khiển theo ý muốnkhi phanh chậm dần hay có quãng đường phanh ngắn nhất, gia tốc chậm dần của ô

tô cao khi phanh ngặt

- Quá trình phanh phải êm dịu, sự thay đổi gia tốc phanh phải đều đặn nhằm đápứng tính điều khiển, tính ổn định của ô tô trong mọi trạng thái hoạt động

- Điều khiển phải nhẹ nhàng, dễ dàng

- Hiệu quả phanh ít thay đổi kể cả khi phanh liên tục nhiều lần

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 6

- Có độ tin cậy cao ngay cả khi một phần trong hệ thống có sự cố thì hệ thốngvẫn có khả năng dừng ô tô.

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao

- Đảm bảo sự phân bố mômen trên các bánh xe phải phù hợp để tận dụng trọnglượg bám khi phanh ở các cường độ khác nhau

Với những yêu cầu như vậy hệ thống ABS được trang bị trên xe, cùng với mộtvài phương án hợp lý nhằm cải thiện phần nào tính chậm tác dụng của dẫn động khínén sẽ giúp quá trình phanh ô tô có thể đạt được yêu cầu

1.1 Công dụng.

Hệ thống phanh là một trong các cụm đảm bảo an toàn chuyển động cho ôtô.Trong quá trình phanh, động năng của xe được chuyển hoá thành nhiệt năng do masát giữa trống phanh (đĩa phanh) với má phanh nhờ vậy có thể giảm được tốc độchuyển động của xe, dừng hẳn hoặc giữ xe ở một vị trí nhất định

Hệ thống phanh còn giúp nâng cao vận tốc trung bình của xe do đó nâng caođược năng suất vận chuyển

1.2 Phân loại.

Theo công dụng:

+ Hệ thống phanh chính (phanh chân)

+ Hệ thống phanh dừng (phanh tay)

+ Hệ thống phanh dự phòng

+ Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ)

Theo kết cấu của cơ cấu phanh:

+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

+ Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

Theo dẫn động phanh

+ Hệ thống phanh dẫn động thủy lực

+ Hệ thống phanh dẫn động khí nén

+ Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén - thủy lực.

+ Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa

+ Hệ thống phanh dẫn động điện từ

1.3 Yêu cầu.

Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau:

+ Có hiệu quả phanh cao nhất nghĩa là đảm bảo quãng đường phanh ngắn nhấtkhi 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 khiểnkhông lớn

+ Dẫn động phanh có độ nhạy cao, sự chậm tác dụng nhỏ

+ Phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàntrọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào

+ Không có hiện tượng tự xiết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quayvòng

+ Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt

+ Có hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh (đĩa phanh) cao, ổn định trongđiều kiện sử dụng

+ Giữ được tỷ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanhtrên bánh xe

+ Có khả năng phanh ôtô khi dừng trong thời gian dài

+ Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sữa chữa

Xe thiết kế là loại xe téc chở dầu đường dài, trọng lượng toàn bộ của xe khá lớn (26 tấn) Xe 3 cầu với 2 cầu sau là cầu chủ động Xe chạy đường dài, với lượng hàng chở lớn, và chở loại hàng đặc thù là chất lỏng dễ gây cháy nổ nếu xảy ra va chạm.

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 8

Đặc tính kỹ thuậtChiều dài cơ sở ( mm) 5800

Trọng lượng không tải ( Go) (N) 82200Trọng lượng tổng cộng cho phép(Gmax)

( N)

260000

Vận tốc lớn nhất (Vmax) ( km/h)Thể tích công tác của các xi lanh cho một động cơ

Bảng1: Thông số kỹ thuật của xe thiết kế

Lựa chọn phương án thiết kế hệ thống phanh dùng cho ô tô tải có trang bị hệ thống ABS là đi lựa chọn cơ cấu phanh, dẫn động phanh, và từ đó chọn sơ đồ bố trí

Vì vậy ta phải phân tích kết cấu, nguyên lý làm việc cũng như ưu điểm, nhược điểm của các cơ cấu phanh, dẫn động phanh, sơ đồ bố trí để từ đó làm cơ sở chọn lựa phương án hợp lý nhất

3.1 Lựa chọn cơ cấu phanh:

Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen phanh hãm trênbánh xe nhằm chuyển động năng của ô tô thành các dạng năng lượng khác (nhưnhiệt năng) khi phanh ôtô Trong quá trình sử dụng thì cơ cấu phanh là bộ phận trực

tiếp làm giảm tốc độ góc củ bánh xe và có những yêu cầu cao về hiệu quả phanh,tính ổn định làm việc trong điều kiện làm việc như :

+ Đảm bảo tạo ta mômen cao và ổn định khi làm việc

+ Có lực điều khiển vào cơ cấu nhỏ

+ Kết cấu nhỏ gọn có thể đặt trong lòng bánh xe

+ Đảm bảo thoát nhiệt, hệ số ma sát ổn định

+ Có khả năng chống mài mòn tốt, dễ dàng hiệu chỉnh, thay thế

Hiện nay cơ cấu phanh dùng trên ô tô chủ yếu có 2 loại: loại tang trống và loại

cơ cấu phanh dùng đĩa ma sát Hai loại này đều có những ưu nhược điểm riêng vàđược lựa chọn tùy vào loại ô tô và tính chất sử dụng ô tô

3.1.1 Đối với loại cơ cấu phanh dùng đĩa ma sát khô :

Đặc điểm cơ cấu này là có khả năng thoát nhiệt tốt nên có hệ số ma sát ổnđịnh trong quá trình làm việc ở điều kiện bình thường, đồng thời cơ cấu này có kếtcấu đơn giản, gọn nhẹ, dễ bố trí điều khiển Nhược điểm của loại này là khó có thểtránh bụi bẩn do không được che kín, đặc biệt khi đi vào chỗ lầy lội thì bụi bẩn dễlọt vào vào khe hở giữa má phanh và đĩa phanh giảm hệ số ma sát giữa má phanh vàđĩa phanh, phanh sẽ kém hiệu quả Kích thước của má phanh bị hạn chế nên đòi hỏi

áp suất dẫn động phải lớn để đảm bảo lực phanh cần thiết Hơn nữa lực phanh sinh

ra trên cơ cấu phanh đĩa này không lớn do không có khả năng tự xiết, vậy đòi hỏi ápsuất dầu rất cao hoặc đường kính piston phải lớn Vì vậy cơ cấu này chỉ thích hợpvới những ô tô cần lực phanh nhỏ, tải trọng nhỏ

3.1.2 Cơ cấu phanh guốc:

Cơ cấu phanh guốc thì có nhược điểm là áp suất tác dụng lên má phanh khôngđều Tuy nhiên cơ cấu phanh guốc lại có thể bố trí má phanh có diện tích bề mặtlớn, nên cơ cấu này có thể cho ta mômen lớn mà không sợ phá hỏng má phanh,đồng thời do má phanh lớn nên thời gian sử dụng lâu hơn với má phanh đĩa Cơ cấuphanh tang trống có khả năng bao kín tốt vì vậy khi xe hoạt động trong môi trườngbụi bẩn ít bị ảnh hưởng Lực điều khiển tác dụng vào cơ cấu phanh nhỏ

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 10

Do đặc điểm của xe thiết kế là xe có tải trọng khá lớn với tải trọng toàn bộ là

26 tấn và yêu cầu về độ an toàn cao thời gian sử dụng là liên tục do đó cơ cấu phanhlựa chọn phải thỏa mãn những yêu cầu cụ thể sau: Đảm bảo tạo ra mômen phanhlớn và ổn định trông điều kiện làm việc như phanh gấp, phanh trên dốc dài liên tục,đồng thời có lực điều vào cơ cấu phanh nhỏ

Qua phân tích những ưu điểm cũng như nhược điểm của cơ cấu phanh thì cơcấu phanh guốc phù hợp với yêu cầu của hệ thống phanh xe cần thiết kế, vì vậy tachọn cơ cấu phanh guốc để thiết kế

Trong cơ cấu phanh guốc có các loại khác nhau như cơ cấu phanh guốc đốixứng qua trục, cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm, cơ cấu phanh guốc loại bơi, cơcấu phanh guốc loại tự cường hoá

Phân tích kết cấu cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trícác guốc phanh và điểm tựa sẽ được hiệu quả phanh khác nhau mặc dù kích thướcguốc phanh như nhau Loại cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục so với các cơcấu phanh loại guốc đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cường hoá có ưu điểm làhiệu quả phanh khi ôtô chuyển động tiến lớn hơn khi ôtô chạy lùi, khi chạy lùi xe cótốc độ thấp nên yêu cầu mômen phanh thấp hơn (khi chuyển động lùi có thể hiệuquả phanh giảm đi tùy theo kết cấu nhưng không làm ảnh hưởng nhiều) nhưngnhược điểm của chúng so với cơ cấu phanh loại đối xứng qua trục là kết cấu kháphức tạp nên thường chỉ bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ, trungbình do yêu cầu cần đạt hiệu quả phanh lớn với kích thước cơ cấu phanh nhỏ Vìvậy ở trường hợp này, khi thiết kế cho xe tải ta có thể bố trí kích thước cơ cấuphanh lớn, đáp ứng chỉ tiêu đơn giản, dễ dàng bảo dưỡng và sửa chữa và tính kinh

tế hợp lý ta chọn cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục cả ở cầu trước và cầusau của ô tô

Hình 1.2 Cơ cấu phanh đối xứng qua trục

3.2 Lựa chọn dẫn động phanh:

Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanhđến cơ cấu phanh Và phải đảm bảo được các yêu cầu về :

+ Độ nhạy cần thiết của hệ thống;

+ Hiệu quả điều khiển trong việc truyền năng lượng từ cơ cấu điều khiểnđến cơ cấu phanh của ôtô;

+ Độ tin cậy của hệ thống kể cả khi có hư hỏng bất thường

3.2.1 Dẫn động thủy lực:

Dẫn động phanh thủy lực là sử dụng truyền động thủy tĩnh nối liền từ cơ cấuđiều khiển tới xylanh bánh xe, thực hiện điều khiển các bộ phận tạo ma sát trong cơcấu phanh

Hệ thống dẫn động phanh thủy lực thường dùng trên các xe loại nhỏ có khốilượng toàn bộ không quá 8 tấn

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 12

Hệ thống dẫn động phanh thủy lực có các ưu điểm sau :

- Thời gian chậm tác dụng ngắn

- Tạo được lực ép trên cơ cấu phanh đồng đều và đồng thời, làm tăng tính ổnđịnh của ô tô khi phanh

- Kết cấu đơn giản

- Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ô tô khác nhau, khi đó chỉcần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm :

-Tỷ số truyền không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu phanh,khi yêu cầu lực tác dụng phanh lớn cần phải hành trình bàn đạp lớn hoặc dùng trợlực

-Hiệu suất truyền giảm khi nhiệt độ thay đổi

3.2.2 Dẫn động phanh kiểu khí nén

Dẫn động phanh khí nén là sử dụng truyền động khí nén nối liền từ cơ cấu điềukhiển tới bầu phanh bánh xe thực hiện điều khiển các bộ phận tạo ma sát trong cơcấu phanh

Hệ thống phanh dẫn động khí nén là lực tác dụng lên bàn đạp rất nhỏ mà vẫnđảm bảo tạo lực phanh lớn Trong dẫn động phanh khí nén, lực điều khiển bản đạpchủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do ápsuất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện Hơn nữa hệ thống phanh khí nén còn

dễ dàng bố trí điều khiển tự động

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động khí nén là số lượng các chi tiết khácnhiều, kích thước lớn và có giá thành cao, độ nhạy kém, nghĩa là thời gian hệ thốngphanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác dụng lực là khá lớn do khôngkhí bị nén khi chịu lực

3.2.3 Dẫn động phanh kết hợp thủy lực khí nén:

Dẫn động kiểu này có 2 dạng:

- Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén: Việc kết hợp này vẫn giữ được các ưuđiểm của dẫn động kiểu thủy lực ngoài ra đã tạo ra được ưu điểm là giúp người láiđiều khiển nhẹ nhàng hơn Tuy nhiên nếu cần mô men phanh lớn thì ưu điểm nàycũng không đáng kể, do đó cũng không khắc phục được nhiều nhược điểm của hệthống phanh thủy lực khi sử dụng cho ô tô có tải trọng lớn.

- Dẫn động thủy lực điều khiển bằng khí nén:

Hệ thống phanh này thường gặp trên các ô tô tải và ô tô buýt loại vừa và lớn

Hệ thống phanh này dùng chất lỏng (dầu) điều khiển cơ cấu phanh thông qua xilanhbánh xe như hệ thống phanh thủy lực, việc tạo áp lực cho dòng chất lỏng này đượcthực hiện nhờ hệ thống cung cấp khí nén qua van phân phối tới xilanh khí nén thủylực

Hệ thống phanh thủy lực điều khiển bằng khí nén phối hợp được ưu điểm vàkhắc phục được nhược điểm của cả phanh khí nén và phanh thủy lực, cụ thể là:+ Tạo được mô men phanh lớn mà phanh dầu không thực hiện được do lực điềukhiển ở đây là áp suất khí nén ( khá lớn )

+ Do cắt ngắn được hành trình khí nén nên kết cấu đỡ cồng kềnh hơn hệ thốngphanh khí nén thông thường mà vẫn phát huy được ưu điểm của nó như điều khiểnnhẹ nhàng, lực phanh lớn…

+ Độ nhạy cao do tận dụng được ưu điểm của hệ thống phanh thủy lực, cắt ngắnđược quãng đường đi của khí nén

+ Hệ thống có thể dùng chung nhiều cụm của hệ thống phanh khí nén theo tiêuchuẩn đồng hoá của nhà sản xuất và dễ dàng đáp ứng các điều kiện phanh theo điềukiện quốc tế

+Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có nhược điểm ở phầnthuỷ lực là ở nhiệt độ thấp thì hiệu suất giảm, hơn nữa việc chăm sóc bảo dưỡng kháphức tạp

bố trí rộng vì vậy các chi tiết cồng kềnh không gặp khó khăn khi bố trí Đồng thời

sự chăm sóc bảo dưỡng sửa chửa thay thế đơn giản

Lựa chọn sơ đồ phanh khí nén cơ bản như hình 1.3:

Nguyên lý làm việc: Máy nén khí 1 được dẫn động bằng động cơ qua bộ truyềndây đai Khí nén được điều chỉnh áp suất bằng bộ điều chỉnh 2 sau đó được làm khôbằng bộ lọc 3, khí nén qua van chia dòng và bảo vệ đến bình chứa khí 5 và 6 Khingười lái đạp phanh thì van phân phối mở khí nén thường trực sẵn ở van phân phốiqua đường ống dẫn (d) đến các bầu phanh bánh xe trước và sau Khí nén tác dụngvào màng của bầu phanh làm ty đẩy dịch chuyển làm xoay cam, cam xoay ép máphanh vào trống phanh, thực hiện quá trình phanh

1

67

a: Nguồn cung cấp và bình dự trữ b: Cụm điều khiển

c: Cơ cấu chấp hành d: Các đường ống khí

1: Máy nén khí 2: Bộ điều chỉnh áp xuất

3: Bộ lọc khí 4: Van chia dòng và bảo vệ

5,6: Bình chứa khí nén 7: Van phân phối

8: Bầu phanh và cơ cấu phanh trước 9: Bầu phanh và cơ cấu phanh sau

Chương II NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA

HỆ THỐNG ABS THIẾT KẾ

Chức năng của hệ thống phanh là để giảm tốc độ hoặc dừng hẳn xe bằng cách sửdụng 2 loại lực cản Lực cản thứ nhất là lực cản giữa má phanh và tang trống phanh,lực cản thứ 2 là giữa lốp và mặt đường

Chúng ta đã biết rằng lực cản giữa lốp và mặt đường chính lực bám sinh ra ở bánh

xe phanh và được xác định bằng công thức : Pφ = φ.Gφ

Trong đó : φ là hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường

Gφ là trọng lượng bám

Chất lượng phanh được đảm bảo (hiệu quả phanh cao, ô tô ổn định khi phanh)nếu như mối liên hệ giữa lực cản trong cơ cấu phanh và lực bám thoả mãn điềukiện:

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 16

Lực cản trong cơ cấu phanh < lực bámNhư vậy nếu như lực cản trong cơ cấu phanh ≥ lực bám thì bánh xe sẽ bị bócứng, có nghĩa là hệ số trượt giữa bánh xe và mặt đường là 100%, khi đó hệ số bámdọc giảm và hệ số bám ngang cũng giảm xuống thấp Điều đó làm cho hiệu quảphanh giảm và mất ổn định hướng khi phanh (ôtô có thể bị lệch hướng hoặc quayngang) Điều này được thể hiện qua các đồ thị về lực bám sau :

Hình 2.1: Hệ số bám dọc và vùng tối ưu với độ trượt khi phanh

Qua các đồ thị chúng ta thấy khi độ trượt nằm trong khoảng 10% - 30% thì

Hệ thống ABS làm tăng tính ổn định và tính dẫn hướng của ô tô khi phanh Ởgiá trị độ trượt trong khoảng 10%-30% thì giá trị bám dọc xấp xỉ max còn giá trịbám ngang cũng khá cao Bởi vậy mà vừa đảm bảo được hiệu quả phanh cao vừađảm bảo được tính ổn định hướng khi phanh Điều này thể hiện rất rõ trong thínghiệm phanh trên đường cong và trên đường có hệ số bám không đồng nhất sau:

Hình2.2:Phanh trên đường có hệ số bám khác nhau

Chính vì ưu điểm đó mà mà việc bố trí thiết bị ABS cho hệ thống phanh là hếtsức cần thiết, và ngày nay hệ thống phanh ABS đã được dùng phổ biến trên các loại

ô tô

Đặc biệt là ô tô buýt 54 chỗ ngồi chạy đường dài, đây là loại xe chở người khálớn thì ngoài yêu cầu phải đảm bảo yêu cầu về an toàn cho hành khách còn di đặcđiểm kết cấu của xe với khoảng cách 2 trục lớn nên mô men làm quay xe khi mộtbánh bị trượt lết là lớn làm mất an toàn chuyển động khi phanh Vì vậy mà việc bốtrí ABS là không thể thiếu cho hệ thống phanh

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 18

1.2. Nguyên lý hoạt động của hệ thống ABS cơ sở :

Như phần trên đã nêu, hệ thống ABS kiểm soát chặt chẽ sự phanh bánh xethông qua độ trượt của bánh xe Hệ thống ABS đảm bảo cho độ trượt nằm trongvùng trượt tối ưu

Khi phanh, bánh xe đang quay bị phanh chậm dần tới mức vượt qua giới hạntrượt, cần thiết phải nhả phanh để bánh xe lăn, khi bánh xe lăn trở lại thì lại cần thiếttăng lực phanh để phanh bánh xe trở lại Quá trình này được điều khiển bằng mộtmạch điện tử (phanh và nhả phanh ngay trong khi bàn đạp phanh vẫn ấn xuống).Mạch điện tử điều khiển quá trình phanh và nhả phanh đảm bảo duy trì độ trượtbánh xe trong vùng trượt tối ưu

Trên hình sau là mạch điều khiển ABS đơn giản:

Hình 2.3: Sơ đồ mạch điều khiển ABS đơn giản

1 Cảm biến 2 Bộ điều khiển(ECU)

3 Cơ cấu thừa hành 4 Bầu phanh bánh xe

5.Van phân phối

Hệ thống hoạt động như sau: khi lái xe tác dụng lên bàn đạp mở van phân phối(5), khí từ bình đến bầu phanh bánh xe, khí nén ép màng của bầu phanh làm ti đẩycủa màng dịch chuyển, cam xoay đi một góc, guốc phanh quay quanh chốt, ép sát

má phanh vào trống thực hiện quá trình phanh Cảm biến 1 có nhiệm vụ đo vận tốcgóc của bánh xe và gửi tín hiệu tới bộ vi xử lý trung tâm ECU 2 Khi vận tốc gócgần bằng 0 , nghĩa là bánh xe sắp trượt lết, ECU phát tín hiệu điều khiển van điều

áp giảm áp suất tại bầu phanh của bánh xe, nhờ đó mô men phanh giảm xuống vàvận tốc góc bánh xe lại tăng lên Khi vận tốc góc tăng lên đến một giá trị nào đó thìECU lại phát tín hiệu cho van điều áp tăng áp suất tại bầu phanh bánh xe Cứ nhưvậy quá trình được lặp lại và bánh xe luôn được giữ không để xảy ra trượt lết

Trong thực tế, kết cấu có thể là tổ hợp nhiều mạch điều khiển cho từng bánh xehoặc cho từng trục

Cảm biến tốc độ ở mỗi bánh xe sẽ truyền thông tin về tốc độ góc của mỗi bánh

xe tương ứng về hộp điều khiển phanh ABS (ECU ABS) ECU sẽ căn cứ vào thôngtin được truyền từ các cảm biến bánh xe sẽ xác định được tình trạng của các bánh xebằng một chương trình được lập trình và cài đặt trong hộp ABS ECU Khi ABSECU nhận thấy cần phải can thiệp (bánh xe đang có hiện tượng trượt bị trượt lết) thìABS ECU sẽ ưa ra tín hiệu để điều khiển cơ cấu chấp hành là các van điện từ đóng,

mở hoặc chế độ giữ để điều chỉnh áp suất khí tối ưu đến mỗi bầu phanh bánh xe.Đảm bảo hệ số trượt trong giới hạn cho phép, không cho hiện tượng trượt lết xảy ra.Nhờ đó mà đảm bảo được hệ số trượt tốt nhất cho quá trình phanh nhằm làm tănghiệu quả phanh

Ta có sơ đồ khối của hệ thống ABS

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 20

Giá trị ngưỡng tín

hiệu vào

ECU

Tự chẩnđoán

Van điều khiển áp suấtkhi nén

Cụm vanđiện từ

Cơ cấu phanh

Hình 2.4: Sơ đồ khối hệ thống điều khiển ABS

+ Chế độ giảm áp:

ECU chuyển tín hiệu đặt van điện từ ở chế độ giảm áp theo mức độ giảm tốccủa bánh xe, vì vậy giảm áp suất khí trên mỗi bầu phanh bánh xe Sau khi áp suấtgiảm, ECU chuyển van điện từ sang chế độ “giữ” để theo dõi về chế độ thay đổi tốc

độ của bánh xe Nếu ECU thấy rằng áp suất khí cần giảm hơn nữa nó sẽ giảm tiếp

áp suất khí nén

+ Chế độ giữ và tăng áp:

Khi áp suất trong bầu phanh bánh xe giảm (sau chế độ giảm áp) sẽ làm chobánh xe gần bó cứng lại tăng tốc độ Tuy nhiên nếu tiếp tục giảm áp suất thì lựcphanh lại tiếp tục giảm Để tránh hiện tượng này, ECU liên tục đặt van điện từ ở chế

Chu kỳ của các giai đoạn diễn ra khá nhanh, có thể từ 2 đến 10 lần trong 1 giây

Trong quá trình điều khiển áp suất phanh, hệ thống ABS cần thiết tạo ra vùnglàm việc của bánh xe bị phanh trong khoảng độ trượt λ0 tối ưu, giá trị này phụ thuộcvào từng trạng thái nền đường Trên đường tốt có hệ số bám cao thì giá trị λ0 =10%-

Đèn báo ABS

30% Các hệ thống ABS ngày nay sử dụng cảm biến đo vận tốc bánh xe theo thờigian và xác lập các mối quan hệ sau:

- Vận tốc tức thời của bánh xe;

- Gia tốc góc của bánh xe;

- Độ trượt của bánh xe

Quá trình kiểm soát độ trượt theo gia tốc được mô tả trên hình 4.5

Hình 2.5:Diễn biến quá trình kiểm soát độ trượt theo gia tốc của bánh xe

Trên ô tô sử dụng 6 cảm biến như trên đã chọn, nhờ vậy mà hệ thống còn xácđịnh được vận tốc dài của ô tô

Phương pháp quản lý độ trượt của bánh xe trên cơ sở các tín hiệu tiếp nhận

từ cảm cảm biến bánh xe được giải thích như sau:

Vân tốc của ô tô Vxe được hình thành trên cơ sở vận tốc quay của các bánh xe bịphanh vk , các bánh xe liên kết đàn hồi với nền trên khung vỏ cho nên :

vxe > vk hay vk = vxe(1-λ)

Việc xác định được giá trị gia tốc giới hạn (-a) được xuất phát từ vạn tốc giớihạn của bánh xe là v(λ1), với λ1 nằm trong vùng độ trượt tối ưu Nếu giá trị tuyệt đối

λ1 càng lớn (bánh xe bị bó cứng càng nhiều), giá trị vân tốc giới hạn v(λ1) càng nhỏ

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 22

và ngược lại Giá trị giới hạn –a dùng để điều khiển chế độ tăng áp sang chế độ giữ

áp hay giảm áp

Tại giá trị vận tốc bánh xe thực hiện chế độ điều chỉnh, tốc độ bánh xe được ghinhận là tốc độ đại diện vdd và dùng để kiểm soát giá trị vận tốc giới hạn theo độtrượt v(λ1) Quá trình thay đổi bám sát quá trình biến đổi vận tốc ô tô cho tới khi giátrị vk = vdd, vdd lấy theo vk Điều này cho phép giá trị v(λ1) không thay đổi nhiều vàđảm bảo độ trượt nằm sát trong vùng trượt tối ưu λ0

Khi nhả phanh, bánh xe đạt được gia tốc dương, giá trị giới hạn (+ a) thườngthấp hơn giá trị tuyệt đối của (– a )nhằm hạn chế sự tăng gia tốc góc lớn Giá trị giớihạn (+a) dùng để điều khiển chuyển chế độ giữ áp hay giảm áp sang chế độ tăng áp

Trong các chương trình thiết lập của ECU ABS các mô đun điều khiển ápsuất có liên quan trong hệ thống với nhau Tùy thuộc vào loại cảm biến, thiết lậpphương trình điều khiển có thể phân chia ra một số nguyên tắc điều khiển khác nhaunhư sau:

- Điều khiển mức thấp “ SL “

- Điều khiển mức cao “ SH”

- Điều khiển độc lập “ IR “

- Điều khiển độc lập cải biên “ IRM “

Đối với hệ thống phanh thiết kế với 6 cảm biến 3 kênh điều khiển phương phápđiều khiển hệ thống là hỗn hợp “SL/IR” cụ thể như sau:

Cầu trước : bố trí 2 cảm biến và một van điều khiển áp suất khí nén điều khiểnchung cho cả 2 bánh xe cầu trước Khi xe chuyển động trên đường có hệ số bámkhông đồng nhất, ECU ABS sẽ gửi tín hiệu đến van điều áp điều chỉnh áp suất khínén cho cả 2 bánh xe theo tín hiệu của bánh xe có hệ số bám thấp (độ trượt lớn) tức

là thực hiện nguyên tắc “SL”

Thời điểm điều khiển áp suất cho 2 bánh xe cầu trước sẽ được tiến hành theo tínhiệu ở bánh xe nào có độ trượt tới giới hạn trước Tương tự như trên, khi quay vòngtín hiệu dựa trên bánh được giảm tải

Nguyên tắc “SL” trên cầu trước cho phép sinh ra lực phanh ở 2 bánh xe là như nhautạo điệu kiện dễ dàng điều khiển lái và hạn chế sự quay thân xe đảm bảo khả năng

ổn định chuyển động của ô tô khi phanh

Cầu sau và cầu giữa: sử dụng 4 cảm biến và 2 kênh điều khiển, điều khiển độclập từng bánh xe “IR” Mỗi van điều khiển áp suất khí nén sẽ điều khiển riêng rẽcho 2 bánh xe cùng phía tùy theo độ trượt đo được ở các bánh xe đó

Như đã trình bày, xe có trọng lượng phân bố trên cầu sau lớn nên phương án điều khiển như vậy cho phép nâng cao hiệu quả phanh do tận dụng tốt khả năng bám củatừng bánh xe

CHI TIÊT TRONG HỆ THỐNG THIẾT KẾ

Trên xe sử dụng 6 cảm biến tốc độ, 2 cho cầu trước và 4 cho 2 cầu sau Cảmbiến đo tốc độ được hình thành theo nguyên tắc làm việc của máy phát tốc xoaychiều với sơ đồ nguyên lý, cấu tạo và bố trí như sau:

Hình 2.6: Nguyên tắc tạo tín hiệu và dạng tín hiệu

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 24

Hình 2.7: Bố trí cảm biến tốc độ trên các bánh xe

- Nhiệm vụ: Cảm biến tốc độ bánh xe có nhiệm vụ cơ bản là biến chuyểnđộng quay của bánh xe tương ứng thành tín hiệu điện áp xay chiều có tần số tỷ lệthuận với tốc độ quay của bánh xe

- Cấu tạo: Cảm biến bánh xe trước và sau bao gồm một nam châm vĩnh cửu

để từ hóa một cuộn dây dùng để phát dòng điện xoay chiều và một lõi từ Vị trí lắpcảm biến tốc độ hay rôto cảm biến cũng như lượng cảm biến thay đổi theo từng loạixe

- Hoạt động: Vành ngoài của rô to có các răng cách đều nhau nên khi rô toquay sẽ làm thay đổi khe hở không khí thay đổi theo vị trí của răng rô to tương đối

so với cuộn dây nhận tín hiệu làm cho mật độ từ thông qua cuộn dây thay đổi, mật

độ từ thông thay đổi làm sinh ra dòng điện xoay chiều trong cuộn dây Điện áp xoaychiều này có tần số tỉ lệ thuận với tốc độ quay của rô to, có nghĩa là tỷ lệ thuận vớitốc độ quay của bánh xe và như vậy tín hiệu điện áp xoay chiều này báo cho ABSECU biết tốc độ của bánh xe.5.2 Bộ điều khiển trung tâm ECU ABS :

chuyển đổi tín hiệu vào, bộ vi xử lý làm việc theo các chương trình được lập sẵn,các bộ nhớ và truyền tín hiệu ra các đầu nối

3.3 Các bộ nhớ (MEMORY):

Các thông tin đưa vào được nhớ theo địa chỉ trong bộ nhớ cố định ROM

Bộ nhớ trực tiếp RAM và bộ nhớ lưu trữ KAM

Bộ vi xử lý còn gọi là bộ điều khiển trung tâm, cấu trúc của nó gồm cácmạch tính toán, mạch xử lý tín hiệu Cũng giống như bộ nhớ nó có dạng chíp điện

tử, nối với mạch bằng chân rết trên giá máy

Hình 2.8: Cấu trúc bên ngoài của bộ điều khiển ECU

a.ECU ; b.Các chỗ nối ; c.Các đầu nối dâyQuá trình xử lý tính toán số liệu được thực hiện như sau :

Khi bật khóa điện, bộ điều khiển trung tâm sẽ thực hiện kiểm tra toàn bộ hệthống và sau đó ở trạng thái chờ làm việc Các tín hiều vào cung cấp từ các cảmbiến chứa vào RAM, KAM Bộ vi xử lý lấy chương trình từ ROM, tính toán xử lýcác số liệu heoc chương trình định sẵn và lập tức ra tín hiệu điều khiển thích hợp

Số liệu liên tục được đưa vào xử lý, bộ tạo xung duy trì nhịp điều khiển,

Các tín hiệu sai lệch so với mức chuẩn ( như mất tín hiệu, quá ngưỡng điện áp,mất nhịp …) được bộ nhớ RAM lưu trữ lại và chuyển thành tín hiệu báo lỗi (sự cố

hư hỏng) và thể hiện trong chương trình báo lỗi

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 26

Trước lúc tắt khóa điện, toàn bộ số liệu được giữ lại trong các bộ nhớ Khi chẩnđoán bằng các dao diện và đã sửa chữa xong các hư hỏng thì cần tiến hành xóa sốliệu lỗi nhằm tránh báo lỗi cho các giai đoạn sử dụng sau này.

Hình 2.9: Chức năng chẩn đoán ( tự báo lỗi)

Nhiệm vụ của van: Van điều khiển áp suất khí nén là cơ cấu chấp hành của hệthống ABS Nó nhận tín hiệu điện từ ECU của ABS gửi đến, đóng mở các van điện

từ giúp điều chỉnh áp suất khí nén từ van phân phối đến giúp điều khiển áp suất khíđến bầu phanh của cơ cấu phanh.Áp suất này có thể tăng, giảm hay giữ không đổi.Dẫn tới lực phanh có thể tăng giảm hay không đổi Đây là hệ thống điều khiển cóphản hồi theo kiểu mạch kín Giúp cho bánh xe luôn trượt trong giới hạn trượt khiphanh, để tận dụng được tối đa khả năng bám của bánh xe

Nguyên lý hoạt động của van:

Tùy theo tín hiệu của ECU gửi đến mà van hoạt động ở các trạng thái khác nhaukhi hoạt động van có thể có các tạng thái tăng áp, giữ áp hay giảm áp

- Trạng thái phanh (quá trình tăng áp):

Hình 2.10: Trạng thái tăng áp

1: Van phân phối 2 dòng 2: lò xo

3: Cửa trờ khí nén P 4: Piston màng

5: Cửa van khí điều khiển 6: Cuộn dây van điện từ A

7: Van điện từ A 8: Van điện từ B

9: Cuộn dây van điện từ B 10: Ống thoát khí

11: Cần piston màng 12: Bầu phanh

13: Cửa xả khí 14: Cơ cấu phanh

15: Piston

Trạng thái này được thực hiện khi người lái bắt đầu thực hiện đạp bàn đạpphanh để thực hiện phanh.Và trong quá trình phanh độ trượt của bánh xe nằm tronggiới hạn trượt cho phép Lúc này cả 2 van A và B đều mở tín hiệu từ ECU gửi đến

là ON với cả hai van

Khi người lái tác động vào bàn đạp phanh van phân phối 2 dòng 1 mở ra khínén từ van phân phối đến cửa van (5) do van A và B đều mở nên khí nén đi qua haivan này tới khoang trên của piston (4) do van B mở nên cửa thông khí (10) bị đóng

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 28

lại Piston (4) đi xuống đẩy piston (15) xuống mở thông cửa P Khí nén từ bình chứađược dẫn tới bầu phanh Quá trình phanh được thực hiện do sự tăng áp của khí néndẫn đến mômen phanh tăng lên.

- Trạng thái giữ phanh(trạng thái giữ áp):

Hình 2.11: Trạng thái giữ áp

Trong quá trình phanh bàn đạp phanh giữ ở một vị trí xác định nào đó, phù hợpvới khả năng bám của mặt đường, mặt đường ổn định, độ trượt của bánh xe nằmtrong giới hạn cho phép thường giới hạn trrượt trong khoảng từ 10% đến 30% Thìlúc này ECU gửi tín hiệu đến đóng van A(A ở trạng thái Off ) đồng thời van B vẫn

ở trạng thái ON Do van A đóng nên khí từ van phân phối đến cửa (5) thì bị ngănlại, áp suất trên khoang trên của piston(4) là không đổi Do áp suất của phần dướipiston 4 vẫn tăng lên,đẩy piston 4 đi lên Đồng thời do lò xo 2 đẩy ( 15) đi lên cùng

4 Quá trình này kết thúc khi piston (15) đóng kín cửa (P) lúc này áp suất trên 4 cânbằng không dịch chuyển thêm nữa và tì vào đế (15) nên cửa thông 13 vẫn bị đóngkín.Lúc đó phần áp suất phần dưới piston (4) không đổi,nên áp suất khí ở bầu phanhkhông đổi, mômen phanh không đổi

- Trạng thái nhả phanh (trạng thái giảm áp):

Hình 2.12: Trạng thái giảm áp

Khi ECU phát hiện độ trượt ngoài giới hạn cho phép (lúc này người lái vẫn đạpphanh) thì ECU sẽ gửi tín hiệu đến đóng hai van điện từ lúc này cả hai van ở trạngthái là ( Off ) khi đó cửa thông khí của khoang trên của (4) mở do ( 8 ) đóng vì vậypiston 4 đi lên tách khỏi đế (15) làm mở cửa thông với khí trời (13) do vậy khí nén

từ bầu phanh sẽ xả ra ngoài thông qua cửa (13) áp suất trong bầu phanh giảm đi nên

áp lực má phanh tác dụng lên tang trống giảm đi, mômen phanh giảm đi

Quá trình tăng áp, giữ áp hay giảm áp diễn ra một cách liên tục tùy thuộc vàotín hiệu từ bộ xử lý trung tâm, cấp tín hiệu đóng mở các van điện từ trong qus trìnhphanh

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 30

Chương III TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH

Hiện nay, trống phanh được chế tạo bằng phương pháp dập thép lá sau đó đúc

bề mặt bên trong bằng một lớp gang hợp kim Lớp gang hợp kim này được đúc theophương pháp li tâm

Để cho bề mặt trống phanh khỏi bị vênh thì bề mặt làm việc của trống phanhphải được gia công cùng moay ơ Sau khi gia công phải đem lên máy để cân bằnglại trống phanh

1.1.2 Guốc phanh:

Guốc phanh thường được chế tạo bằng các phương pháp hàn dập hoặc đúc, vậtliệu thường bằng gang Trên bề mặt guốc phanh có đặt má phanh Má phanh đượcghép với guốc phanh bằng đinh tán hoặc phương pháp dán Các đinh tán phải bằngkim loại mềm để khi má phanh mòn đến đinh tán thì bề mặt trống phanh không bịxước

Để cho má phanh tì sát vào bề mặt làm việc của trống phanh thì sau khi ghépvào guốc phanh mới đem gia công Để cho guốc phanh không dịch chuyển theochiều ngang thì trên đĩa phanh có các tấm đỡ

1.2 Tính Toán Mômen Phanh:

Khi thiết kế hệ thống phanh thì một yêu cầu đặt ra là hệ thống phanh phải cókhả năng tiêu hao năng lượng động năng chuyển đông của ô tô khi phanh với thờigian là ngắn nhất Để đạt được điều đó thì mômen phanh sinh ra trong quá trìnhphanh phải đạt được giá trị lớn nhất có thể Qua nghiên cứu người ta nhận thấy lựcphanh tại bánh xe đạt được giá trị lớn nhất khi tại bánh xe bắt đầu trượt lết, trongquá trình trượt mômen không tăng được nữa mà còn có xu hướng giảm đi Vì vậykhi tính toán mômen phanh cần thiết tại các bánh xe phải tận dụng được tối đa khảnăng bám của bánh xe Với lập luận như vậy tổng lực phanh tại tất cả các bánh xe ô

tô được tính như sau:

Ppmax = P

Trong đó P = .G là lực bám giữa bánh xe và đường, với  là hệ số bám, G

là trọng lượng toàn bộ ô tô Như vậy mômen phanh cực đại được tính như sau:

Mômen phanh cần có tại mỗi cơ cấu phanh cầu trước là:

M j h rbx

g

p L g b

b G

.1

.2

Mô men phanh cần có tại mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau với trường hợp phanh xekhi xe chuyển đọng trên đường nằm ngang với vận tốc nhỏ thì trọng lượng cầu saukhi phanh tương đương với trọng lượng tĩnh là:

M p L rbx

a G

4

.



G: Trọng lượng của ôtô khi đầy tải G= 260000 (N)

L: Chiều dài cơ sơ của xe L= 5,8(m)

a, b, hg : Toạ độ trọng tâm của xe hg=1,23 (m), a=4,015 (m), b= 1,785(m)

g: Gia tốc trọng trường g = 10 ( m/s2 )

Jmax: Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh Jmax = (7  8) (m/s2 )

Chọn Jmax = 7,5 m/s2

: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường

Điều kiện đường là đường nhựa, khô ráo:  = 0,75

rbx: Bán kính lăn của bánh xe

Theo công thức trong sách hướng dẫn làm bài tập lớn ôtô có:

rbx =  ro

: Hệ số biến dạng của lốp với lốp xe tải chọn =0,945

ro: Bán kính thiết kế theo công thức ta có ro = B +

1.3 Tính Toán Cơ Cấu Phanh

Với giả thiết cơ bản là :

+ Khi tính toán các công thức tuân theo định luật Húc

+ Bỏ qua sự phân bố không đều lực lên má phanh

Hình 3.1: Các lực tác dụng lên guốc phanh

Từ công thức p M

F

 ta có F = M.p với:

F: là tổng diện tích má phanh của cơ cấu phanh

M: khối lượng tác dụng lên một bánh xe

p: đối với ô tô tải chọn trong khoảng từ 2,5 ÷ 4.104 (MPa)

Chọn giá trị của P là 3.104 (MPa) ta tính được giá trị của diện tích bề mặt ma sátcủa má phanh cơ cấu phanh trước và sau là :

Cơ cấu phanh trước Ft = Mt.p với Mt = 40000 (N) ta được Ft = 0,133 (m2)

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 34

Fn µFn

Fz Fx Fp

Cơ cấu phanh sau Fs = Ms.p với Ms= 45000 (N) ta được Fs= 0,15 (m2)

Từ diện tích của má phanh kết hợp với chọn bề rộng của má và bán kính củatrống phanh ta tính được góc ôm của má phanh

Theo công thức : Fi = β0i.rt.bi ta có

0

i i

t i

F b

r 



Với bi là bề rộng của má phanh cầu trước hoặc cầu sau

Vậy bề rộng của má phanh cầu trước 1

01

t t

F b

r 



rt : là bán kính tang trống cầu trước

β01: là bề rộng của má phanh cầu trước

Do chọn loại cơ cấu phanh đối xứng qua trục và có diện tích của má trước vàsau là như nhau Với góc ôm của má phanh cầu trước là 115

bán kính của tangtrống trước là 210(mm) ta tính được bề rộng của má phanh cầu trước là :

F b

r 



rt : là bán kính tang trống cầu trước

β02: là góc ôm của má phanh cầu sau

Do chọn loại cơ cấu phanh đối xứng qua trục và có diện tích của má trước vàsau là như nhau Với góc ôm của má phanh cầu sau là 115 bán kính của tang trốngsau là 210 (mm) ta tính được bề rộng của má phanh cầu sau là :

Kích thước của cơ cấu phanh trước và sau:

trước Cơ cấu phanhsau

Khoảng cách từ tâm cam đến

Bảng 2: Kích thước của cơ cấu phanh trước và sau.

1.4 Lực tác dụng lên cơ cấu phanh:

Hình 3.2: Vị trí các lực tác dụng lên cơ cấu phanh.

Tác dụng lên cơ cấu phanh khi phanh có các lực:

Lực đẩy của cam Fpt và Fps.

Phản lực của má phanh và trống phanh Fnt , Fns và µFnt ,µFns

Phản lực tại chốt guốc phanh Fxt, Fxs và Fzt ,Fzs

Thiết Kế Hệ Thống Phanh ABS Cho Xe Vận Tải Chở Dầu Đường Dài 36