Thiế kế hệ thống phanh ABS cho xe bus (Có bản vẽ)

2.4.Dẫn động phanh kiểu kết hợp khí nén – thủy lực Dẫn động phanh kiểu này có 2 dạng: + Dẫn động thuỷ lực trợ lực bằng khí nén: Việc kết hợp này vẫn giữ đợc các u điểm của kiểu dẫn độn

Mục lục

Lời nói đầu……….2

Đặt vấn đề……… ………… 4

Chơng 1: Lựa chọn phơng án thiết kế……… …… ………… 6

1 Lựa chọn cơ cấu phanh……… 6

2 Lựa chọn dẫn động phanh……… ……… 8

3 Sơ đồ bố trí hệ thống phanh thuỷ khí…… ……… .11

Chơng 2: Tính toán cơ cấu phanh và dẫn động phanh cơ bản……… 13

A Tính toán cơ cấu phanh………… ……… 14

B Tính toán dẫn động phanh………29

Chơng 3: Lựa chọn kết cấu và sơ đồ bố trí ABS………33

1 Tầm quan trọng của hệ thống ABS.……… 33

2 Các phơng án lựa chon sơ đồ……… ……… 36

3 Cơ sở lựa chọn sơ đồ……….40

4 Phân tích sơ đồ thiết kế……….43

Chơng 4: Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiết kế……….45

1 Nguyên lý hoạ động của một mạch điều khiển ABS……… ……… .45

2 Nguyên lý làm việc của hệ thống ABS thiêt kế………… ……… 46

3 Các bộ phận chức năng của hệ thống ABS……… ……… 51

Chơng 5: Cấu tạo và nguyên lý làm việc của kết cấu chọn……… …… 61

1 Van phân dòng và bảo vệ hai ngả………… ……… .61

2 Van phân dòng và bảo vệ bốn ngả……… ……… 62

3 Van phân phối……… 65

4 Xy lanh khí nén thuỷ lực……… ……… …… 68

5 Cơ cấu phanh………70

Chơng 6: Quy trình công nghệ gia công chi tiết……… … 72

Kết luận……… 79

Tài liệu tham khảo……… ……… 80

Lời nói đầu

Ngày nay không nằm ngoài xu thế của các quốc gia trên thế giới Việt Nam cũng đang hội nhập mạnh mẽ với mục đích phát triển kinh tế với bằng chứng cụ thể là việc ra nhập WTO năm vừa qua Và thực tế trong vài năm trở lại đây kinh tế Việt Nam đã có nhừng bớc nhẩy vọt với GDP hàng năm tăng từ 7-8% Với tốc độ phát triển nh vậy nhu cầu vận chuyển hàng hoá, đi lại của con ngời là rất lớn Chính vì vậy mà giao thông vận tải rất đợc chính phủ quan tâm phát triển với nhiều tuyến đờng cao tốc đợc mở ra, nh vậy có thể nói rằng mạng lới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lới giao thông vận tải Trong

hệ thống giao thông vận tải của chúng ta ngành giao thông đờng bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lợng hàng và ngời đợc vận chuyển trong nội địa bằng

ôtô Tuy kinh tế có phát triển nhng thu nhập của ngời dân vẫn còn thấp, cộng với sự cha đáp ứng đợc của ngành giao thông so với nhu cầu đi lại rất lớn của con ngời do đó mà việc đi lại bằng xe t nhân vẫn ít so với dân số của nớc ta, vì vậy mà hiện nay chúng ta chủ yếu đi lại bằng xe công cộng đặc biệt là xe buýt chạy đờng dài liên tỉnh

Bên cạnh những mặt tích cực to lớn của ô tô đối với đời sống con ngời thì còn tồn tại những vấn đề đáng lo ngại mà ô tô gây ra nh ô nhiễm môi trờng và

đặc biệt là tai nạn giao thông gây thiệt hại tài sản cũng nh tính mạng con ngời Theo thống kê thì trong tai nạn giao thông đờng bộ có 10 - 15% do h hỏng máy móc, trục trặc về kĩ thuật Trong nguyên nhân do h hỏng máy móc, trục trặc về kĩ thuật thì tỷ lệ tai nạn do các cụm của ôtô gây nên đợc thống kê nh sau: Phanh chân 52,2 ữ 74,4 %

Phanh tay 4,9 ữ 16,1 % Lái 4,9 ữ 19,2 % ánh sáng 2,3 ữ 8,7 % Bánh xe 2,5 ữ 10 % Các h hỏng khác 2 ữ 18,2 %

Từ các số liệu nêu trên thấy rằng, tai nạn do hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn nhất trong các tai nạn do kĩ thuật gây nên Cũng vì thế mà hiện nay hệ thống phanh ngày càng đợc cải tiến, tiêu chuẩn về thiết kế chế tạo và sử dụng

hệ thống phanh ngày càng nghiêm ngặt và chặt chẽ

Với ô tô buýt lớn vận tải đờng dài thì hệ thống phanh cần đợc đặc biệt quan tâm bởi lí do thứ nhất là tính chất vận chuyển con ngời cần có độ an toàn cao

để có thể đảm bảo cho hành khách, thứ hai là do xe có tải trọng lớn (quán tính lớn) nên rất khó điều khiển đặc biệt khi chạy đờng dài ngời lái xe dễ mệt mỏi dẫn đến phản xạ kém làm mất an toàn cho ngời đi đờng cũng nh hành khách trên xe Vì vậy khi thiết kế hệ thống phanh cho xe loại này cần quan tâm đến tính ổn định của hệ thống phanh

ra sơ đồ có bố trí ABS cần thiết kế Phân tích sự làm việc của hệ thống ABS và cuối cùng là thiết kế quy trình công nghệ gia công cho một chi tiết

Đề tài đợc tiến hành tại bộ môn Ô tô trờng Đại học Bách Khoa Hà Nội Sau hơn ba tháng thực hiện, với sự cố gắng, nỗ lực của bản thân em cùng với

sự chỉ bảo tận tình của thầy giáo hớng dẫn em đã hoàn thành công việc yêu cầu của đồ án tốt nghiệp Tuy nhiên với kiến thức và kinh nghiêm còn hạn chế nên

đồ án còn nhiều thiếu sót, em mong đợc các thày chỉ bảo thêm

Em xin chân thành cảm ơn thầy giáo Nguyễn Khắc Trai và các thầy

trong bộ môn đã giúp đỡ, hớng dẫn tận tình và tạo mọi điều kiện tốt nhất để

em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình!

Hà nội ngày 31 tháng 05 năm 2008 Sinh viên thực hiện: Hà Nh Thơ

Đặt vấn đề:

Ô tô nói chung là phơng tiện giao thông vận tải đờng bộ có khả năng vận tải hàng hoá, hành khách phục vụ mục đích phát triển kinh tế xã hội, quân sự Hiện nay ô tô rất đa dạng về chủng loại cũng nh kết cấu

Ô tô buýt là phơng tiện vận tải có động cơ đợc dùng với mục đích chuyên chở hành khách, và hành lý của họ, số lợng chỗ nhiều hơn 9 Tuỳ vào mục đích

sử dụng mà ô tô buýt đợc chia làm ô tô buýt loại nhỏ, ô tô buýt tiêu chuẩn, ô tô buýt hai tầng, hai thân

Theo yêu cầu thiết kế loại ô tô buýt tiêu chuẩn là ô tô dùng để vận tải hành khách trong thành phố với khoảng cách vận chuyển ngắn ( chiều cao sàn xe thấp ) hay liên tỉnh, đờng dài, du lịch chuyên dụng ( chiều cao sàn xe cao ) Phần lớn ô tô buýt loại này bố trí động cơ nằm phía sau, có kích thớc chiều dài

từ 9-12(m) Xe có 38-44 chỗ ngồi là xe loại vừa có chiều dài< 12m, khối lợng toàn bộ<17,5 tấn Tuỳ thuộc chức năng, tính chất vận tải hành khách mà ngời

ta bố trí từ 1 đến 3 cửa lên xuống với mức độ rộng hẹp khác nhau và bố trí ghế ngồi cũng khác nhau

Với chức năng vận chuyển đờng dài nên ngời ta bố trí ghế ngồi cho hành khách mà không bố trí không gian đứng nh xe vận chuyển trong thành phố Và

bố trí 2 cửa lên xuống nhỏ

Ô tô buýt loại tiêu chuẩn, vận tải đu'ờng dài

Hệ thống phanh trên ô tô là một trong những hệ thống đảm bảo an toàn chuyển động của ô tô, với công dụng chính nh: Giảm dần tốc độ hoặc dừng

hẳn xe lại khi đang chuyển động, hay có thể giữ cho xe đứng yên trên đờng dốc trong khoảng thời gian dài mà không cần có sự có mặt của ngời lái xe.Ngày nay hầu hết hệ thống phanh trên ô tô đã đợc bố trí hệ thống ABS.

Hệ thống ABS đợc sử dụng với mục đích nâng cao hiệu quả phanh cho ô tô trong mọi trờng hợp chuyển động, cụ thể bao gồm: Rút ngắn quãng đờng phanh v à đảm bảo nâng cao tính ổn định chuyển động của ô tô khi phanh

Hệ thống ABS đợc gọi theo các chữ viết tắt của tiếng anh “ Anti-Lock Brake System” và đợc hiểu là thiết bị chống trợt lết bánh xe khi phanh

Do đặc điểm của xe thiết kế là xe buýt chở khách nên đòi hỏi tính an toàn

rất cao vì vậy hệ thống phanh kể cả phanh chân và phanh tay phải đợc thiết kế hoàn thiện nhằm thoả mãn những yêu cầu cơ bản sau để đảm bảo an toàn cao cho hành khách và đồng thời đảm bảo giá thành sản phẩm hợp lý:

- Đảm bảo hiệu quả phanh cao: Điều khiển theo ý muốn khi phanh chậm dần hay có quãng đờng 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 đáp ứng tính điều khiển, tính ổn định của ô tô trong mọi trạng thái hoạt

động

- Điều khiển nhẹ nhàng, dễ dàng

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

- Có độ tin cậy cao ngay cả khi có một phần trong hệ thống bị h hỏng thì

hệ thống vẫn có khả năng dừng ô tô

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao

- Đảm bảo việc phân bố mômen trên các bánh xe phải theo quan hệ để tận dụng trọng lợng bám khi phanh ở những cờng độ khác nhau

Với xe yêu cầu thiết kế do dẫn động bằng khí nén nên đòi hỏi phải lựa chọn phơng án hợp lí nhằm khắc phục phần nào nhợc điểm chậm tác dụng của

hệ thống phanh Và nâng cao tính ổn định của ô tô khi phanh để có thể nâng cao tính an toàn cho hành khách

Chơng I Lựa chọn phơng án thiết kế

1.lựa chọn cơ cấu phanh

Cơ cấu phanh có nhiệm vụ tạo ra mômen phanh cần thiết nhằm chuyển

động năng của ô tô thành các dạng năng lợng khác( thờng chuyển thành nhiệt) trong quá trình sử dụng cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe ôtô

Cơ cấu phanh trên ôtô buýt chủ yếu có hai dạng: dạng tang trống và dạng

đĩa

Do đặc điểm của xe thiết kế là xe khá lớn với tải trọng toàn bộ là 13,08 tấn

và yêu cầu về độ an toàn cao do đó lựa chọn cơ cấu phanh phải thoả mãn những yêu cầu cụ sau: Đảm bảo khả năng tạo ra mômen phanh cao và ổn định trong các điều kiện làm việc nh phanh gấp, phanh trên dốc dài, đồng thời có lực điều khiển vào cơ cấu phanh nhỏ

Đối với cơ cấu phanh dạng đĩa có những nhợc điểm là: khó có thể tránh bụi bẩn và đất cát vì đĩa phanh không đợc che đậy kín, bụi bẩn sẽ lọt vào khe

hở giữa má phanh và đĩa phanh khi ôtô đi vào chỗ lầy lội làm giảm ma sát giữa

đĩa phanh và má phanh khi phanh, phanh sẽ kém hiệu quả kích thớc của má phanh bị hạn chế, nên cần có áp suất dầu rất lớn để tạo đủ lực phanh khi đó má phanh phải chịu đợc ma sát và nhiệt lớn hơn Lực phanh do phanh dạng đĩa tạo nên nhỏ do không có khả năng tự xiết, nên cần có áp suất dầu rất cao để đảm

bảo đủ lực dừng xe cần thiết Vì vậy đờng kính pittông trong xi lanh bánh xe phải lớn, đồng thời lực tác dụng của ngời lái lên bàn đạp cũng phải lớn Những nhợc điểm này đã không đáp ứng đợc các yêu cầu cho cơ cấu phanh lựa chọn

mà ta đã nêu

Với cơ cấu phanh dạng tang trống do có những u điểm là mômen phanh sinh ra lớn, ổn định, lực điều khiển tác dụng vào cơ cấu phanh nhỏ Vì vậy ta lựa chọn cơ cấu phanh dạng tang trống làm cơ cấu phanh thiết kế

Trong cơ cấu phanh dạng tang trống có các loại khác nhau nh: cơ cấu đối xứng qua trục, cơ cấu đối xứng qua tâm, cơ cấu loại bơi, cơ cấu loại tự cờng hoá

Qua phân tích kết cấu loại cơ cấu phanh loại guốc chúng ta thấy rằng tùy theo sự bố trí các guốc phanh và điểm tựa sẽ đợc hiệu quả phanh (mômen phanh) khác nhau mặc dù kích thớc guốc phanh nh nhau So với loại cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua trục các cơ cấu phanh loại guốc đối xứng qua tâm, loại bơi hay loại tự cờng hoá có u điểm là hiệu quả phanh khi ôtô chuyển

động tiến tăng hơn từ 1,6 đến 3,6 lần (khi chuyển động lùi có thể hiệu quả phanh giảm đi tùy theo kết cấu nhng không làm ảnh hởng nhiều vì khi ôtô chạy lùi thờng có tốc độ thấp nên yêu cầu mômen phanh ít hơn) nhng nhợc

điểm của chúng so với cơ cấu phanh loại đối xứng qua trục là kết cấu khá phức tạp, giá thành đắt, khó chăm sóc bảo dỡng

ở trờng hợp này, khi thiết kế cho xe buýt ta có thể bố trí kích thớc cơ cấu phanh lớn, đáp ứng chỉ tiêu về thiết kế đơn giản, dễ dàng bảo dỡng và sửa chữa

và tính kinh tế hợp lý ta chọn cơ cấu phanh guốc loại đối xứng qua trục cả ở cầu trớc và cầu sau của ôtô

E E

B

9 10 8

7 5

A

Hình 1.1: Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục mở guốc phanh

bằng 1 xy lanh thuỷ lực

1 Guốc phanh 4 chốt 7 Lò xo

2 Đệm chắn bụi 5 xy lanh 8 trống phanh

3 piston 6 phớt chắn dầu 9 Lò xo hồi vị 10 Má phanh

2.2.Dẫn động phanh kiểu thủy lực

Dẫn động phanh thuỷ lực là sử dụng truyền động thuỷ tĩnh nối liền từ cơ cấu điều khiển tới xy lanh bánh xe, thực hiện điều khiển các bộ phận tạo ma sát trong cơ cấu phanh

Hệ thống phanh thủy lực thờng gặp trên ô tô tải nhỏ( khối lợng toàn bộ không quá 8 tấn)

Hệ thống phanh dẫn động thủy lực có các u điểm:

– Thời gian chậm tác dụng ngắn

– Tạo đợc lực ép tại các cơ cấu phanh đồng đều và đồng thời, làm tăng tính ổn định của ô tô khi phanh

– Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

2.3.Dẫn động phanh kiểu khí nén

Dẫn động phanh khi nén sử dụng truyền động khí nén nối liền từ cơ cấu

điều khiển tới bầu phanh bánh xe thực hiện điều khiển các bộ phận tạo ma sát trong cơ cấu phanh

Hệ thống phanh dẫn động bằng khí nén có u điểm là lực tác dụng lên bàn

đạp rất bé Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh

do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện

Dễ dàng bố trí tự động điều khiển

Nhợc điểm của hệ thống phanh khí nén là số lợng các cụm khá nhiều, kích thớc lớn và giá thành cao, độ nhậy kém, nghĩa là thời gian hệ thống phanh

bắt đầu làm việc kể từ khi ngời lái bắt đầu tác dụng khá lớn do không khí bị nén khi chịu lực.

2.4.Dẫn động phanh kiểu kết hợp khí nén – thủy lực

Dẫn động phanh kiểu này có 2 dạng:

+ Dẫn động thuỷ lực trợ lực bằng khí nén: Việc kết hợp này vẫn giữ đợc các u điểm của kiểu dẫn động thuỷ lực ngoài ra dã tạo đợc u điểm là giúp ngời lái điều khiển nhẹ nhàng hơn tuy nhiên nếu cần mômen phanh lớn thì u điểm này cũng không đáng kể do đó không khắc phục đợc nhiều nhợc điểm của hệ thống phanh thuỷ lực khi sử dụng cho ô tô có trọng tải lớn

+ Dẫn động thuỷ lực điều khiển bằng khí nén:

Hệ thống phanh dạng này thờng gặp trên ô tô tải, ô tô buýt loại vừa ( khối lợng toàn bộ từ 6 tấn trở lên )

Hệ thống phanh loại này dùng chất lỏng điều khiển cơ cấu phanh thông qua xylanh bánh xe nh hệ thống phanh thuỷ lực, việc tạo áp lực cho chất lỏng nhờ hệ thống cung cấp khí nén qua van phân phối và xy lanh khí nén

Hệ thống phanh dẫn động thuỷ lực điều khiển bằng khí nén phối hợp cả u

điểm và khắc phục nhợc điểm của phanh khí và phanh dầu cụ thể là:

+ Tạo đợc mômen phanh lớn mà phanh dầu không tạo đợc do lực điều khiển ở đây là áp suất lớn của khí nén

+ Do đã cắt ngắn đợc hành trình của khí nén nên kết cấu đỡ cồng kềnh hơn hệ thống khí nén đơn thuần mà vẫn phát huy đợc u điểm của nó nh việc

điều khiển nhẹ nhàng

+ Độ nhạy cao do tận dụng đợc u điểm của hệ thống phanh thuỷ lực Đặc biệt quan trọng là hệ thống cho phép dùng chung nhiều cụm của hệ thống phanh khí nén theo tiêu chuẩn đồng hoá của nhà sản xuất và đáp ứng dễ dàng các điều kiện phanh theo điều kiện quốc tế

Phanh thủy khí có những nhợc điểm ở phần truyền động thủy lực là: ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kĩ thuật phức tạp nh khi kiểm tra mức dầu và thoát không khí khỏi truyền động…

2.5.Kết luận

Từ các phân tích trên ta thấy dẫn động phanh kiểu thuỷ lực điều khiển khí nén là có nhiều u điểm nhất, đáp ứng đợc các yêu cầu về mômen phanh, lực điều khiển và độ nhậy khi dùng trên ôtô buýt 38-44 chỗ ngồi đảm bảo chỉ tiêu an toàn ngày càng cao trong lu thông đờng bộ hiện nay

3.sơ đồ bố trí của hệ thống phanh thủy khí

Ta chọn sơ đồ cơ sở bố trí nh hình 1.2:

Nguyên lý hoạt động:

Máy nén khí 1 đợc dẫn động bởi động cơ, khí nén đợc điều chỉnh áp suất bởi bộ điều chỉnh 2 và đợc sấy khô bởi bộ sấy 3 trớc khi vào bình chứa khí 4 Khi phanh ngời lái tác động lên bàn đạp phanh van phân phối 7 mở cung cấp khí nén tới các xy lanh khí nén thuỷ lực 6 có van xả khí nhanh 5 các van điều khiển thuỷ lực chuyển áp suất khí nén thành áp suất dầu phanh đến các xy lanh

8 của các cơ cấu phanh cầu trớc và sau Tại các xy lanh bánh xe áp suất dầu tạo lực ép đẩy piston áp guốc phanh vào trống phanh thực hiện quá trình phanh

3 a

d

e

f

1

8

5 6

9

7

Hình 1.2: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén

a Nguồn cung cấp bình chứa khí dự trữ 1 Máy nén khí

b Cụm điều khiển 2 Bộ điều chỉnh áp suất

c Xy lanh khí nén thuỷ lực có van điều 3 Bộ sấy khô khí nén

khiển xả khí nhanh 4 Bình chứa khí nén

d Cơ cấu chấp hành 5 Van xả khí nhanh

e Các đờng dẫn khí 6 Xy lanh khí nén thuỷ lực

f Các đờng dẫn dầu 7 Van điều khiển khí nén 8 Xy lanh công tác 9 Bánh xe

Ch¬ng II tÝnh to¸n c¬ cÊu phanh

Đầy tải (G2) N

a- tính toán cơ cấu phanh

I-Xác định mô men cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh

Lực phanh tại bánh xe đạt đợc giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trợt lết, trong quá trình trợt mômen phanh không tăng đợc nữa mà thậm chí còn có xu hớng giảm Vì vậy ngời ta thờng tính toán mômen phanh cần thiết tại các bánh

xe sao cho tận dụng đợc tối đa khả năng bám của bánh xe

Mô men phanh cần thiết sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đợc tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép

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:

1 1 1

1

2

φ – hệ số bám của bánh xe với mặt đờng khi thiết kế lấy φ = 0,75;

rbx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Với cỡ lốp xe cả bánh trớc và bánh sau: 10.00-20-16PR

Ta có: - Chiều rộng lốp xe: B = 10 inches

- Đờng kính vành bánh xe: d1 = 20 inches

⇒ Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:

rbx= λ (H+d⁄2).25,4 (mm),

(λ = 0,945 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp)

H: chiều cao của lốp xe

- Chọn Lốp loại có H/B = 1 ⇒ H = 10 inches

Vậy: rbx = 0,945( 10 + 20/2 )25,4 = 480,1 mm = 0,480 (m)

m1 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trớc khi phanh:

m2 là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh:

Theo kinh nghiệm đối với xe buýt tính toán ta chọn:

Góc δ (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm O với điểm đặt lực):

2 1

0

2 1

2 sin 2

sin 2

2 cos 2

cos

β β

β

β β

a-§èi víi c¬ cÊu phanh cÇu tríc

-M¸ tríc:

Tham kh¶o ta chän

' 1 ' 0

cos 2.21 cos 2.139

0,105 2.2, 058 sin 2.21 sin 2.139

Ta chän

'' 1 '' 0

4-Xây dựng họa đồ lực phanh:

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cả hai pít tông dẫn động các guốc phanh trớc và sau thì các lực tác động bằng nhau:

Hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu trớc.

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R1’ và R1’’ và tính tỷ lệ:

124356( ) 124, 4( ) 43633( ) 43,6( )

247,95

2,85 86,92

R k R

Ta tính đợc các lực còn lại:

P = 57,2.0,5 = 28,6(kN);

U1’= 197,8.0,5 =98,9(kN);

U1’’= 35.0,5 =17,5(kN);

Cơ cấu phanh cầu sau

Đo trực tiếp các hình trên đoạn R2’ và R2” và tính tỷ lệ:

Hoạ đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu sau.

145993( ) 146( ) 51770( ) 51,8( )

237, 68

2,82

84, 29

R k R

Trên họa đồ ta đo đợc giá trị của R2’ = 237,68 vậy ta có tỷ lệ xích:

146

0,61 / 237,68

1-Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực P và Mp có dạng: ( )

Biểu thức trên cho thấy, nếu: c(cos ' δ + à sin ' δ )− àρ ' = 0 thì M p → ∞

Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trớc sẽ trở nên vô cùng lớn, đây chính là hiện tợng tự xiết Vậy điều kiện để xảy ra hiện tợng tự xiết là:

6

232, 44(mm)

δ ρ

c c

δ à

=

−

Với cơ cấu phanh cầu sau

' 2 ' 2

5 50' 233,37(mm)

δ ρ

Kích thớc của má phanh phải đợc lựa chọn sao cho thoả mãn tất cả các

điều kiện trên:

1- Xác định kích thớc má phanh cầu trớc:

Ta chọn tỷ số p là điều kiện cơ sở để thiết kế má phanh:

Tỷ số p là tỷ số giữa khối lợng phân bố lên cầu trớc khi đầy tải M1 và tổng diện tích các má phanh của cầu trớc A∑1

Chọn p = 3,0.104 kg/m2

Vậy: 1 2 2

4 1

5270

0,1757 1757 3.10

2- Xác định kích thớc má phanh cầu sau:

Ta chọn tỷ số p là điều kiện cơ sở để thiết kế má phanh:

Tỷ số p là tỷ số giữa khối lợng phân bố lên cầu sau khi đầy tải M2 và tổng diện tích các má phanh của cầu sauA∑2

Chọn p = 3,0.104 kg/m2

4 2

8063

0, 2688 2688 3.10

áp suất trên bề mặt má phanh đợc giới hạn bởi sức bền của vật liệu:

Ta chỉ tính cho các má trớc của cơ cấu phanh do chịu áp suất lớn hơn má sau:

+ Cơ cấu phanh sau:

'2 2' 0 [ ] 2

1,5 2,0( / )

180 2( / ) 1,5 2, 0( / ).

180 2( / ) 1,5 2, 0( / ).

ma sát L tại các cơ cấu phanh:

Với: G1 = 51700 N là trọng lợng cầu trớc khi đầy tải;

2 0

2

G V L g

=

G2 = 79100 N là trọng lợng cầu sau khi đầy tải

V0= 60 (km/h) = 16,67(m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầu phanh Công ma sát riêng đợc tính theo công thức:

V-Tính toán nhiệt phát ra trong quá trình phanh

Trong quá trình phanh động năng của ôtô chuyển thanh nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra môi trờng không khí, phơng trình cân bằng năng l-ợng là :

V V G t

0

2 2

2

2

+ Đây là bài toán tính ống dày.

Dựa vào trạng thái chịu lực của trống phanh trong qúa trình phanh ta thấy trống phanh làm việc gần giống nh ống dầy chịu áp suất bên trong Trong quá trình tính toán ta giả thiết rằng áp suất phân bố trên bề mặt trống phanh là không đổi, đồng thời ta đa thêm vào hệ số an toàn là n =1,5 trong khi tính toán bền cho trống phanh

+ Trình tự nh sau:

- Tính áp suất q tác dụng lên trống phanh

- Tính ứng suất hớng tâm và ứng suất hớng kính

- Kiểm tra bền

a) Tính áp suất q tác dụng lên trống phanh

áp suất trong trống phanh tính theo công thức sau:

0 2

p

r b

C¬ cÊu phanh tríc:

2 1

2

11912

1940,35 0,125 0, 2

2

14237

2200,35 0,18 0, 2

b).TÝnh øng suÊt híng t©m vµ øng suÊt tiÕp tuyÕn

øng suÊt híng t©m tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau:

= −  − 2 

2 2

2

1 ' '

'

r

b a

b

qa n

σ

øng suÊt tiÕp tuyÕn tÝnh theo c«ng thøc kinh nghiÖm sau:

= −  + 2 

2 2

2

1 ' '

'

r

b a

b

qa t

Trống phanh đợc làm bằng gang CX18-36 có [σ k] = 18000 (N/cm2).

So sánh thấy σ td< [σ k]

*Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền.

VII-Tính bền chốt guốc phanh

- Má phanh quay quanh trục lệch tâm

- Tính toán chính xác độ bền chi tiết này là rất khó Ta có thể tính theo bài toán: Tính toán các mối ghép bằng đinh tán và bu lông Phơng pháp tính trình bày trong mục này chỉ là gần đúng và có tính quy ớc

a).Thân chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng

Điều kiện bền của chốt phanh làm việc theo hai mặt là, công thức kinh nghiệm:

2

4000( / )

Do lực U tác dụng chốt của guốc trớc cơ cấu phanh sau là lớn nhất nên

ta chỉ kiểm bền cho guốc đó

l – Chiều dài của tấm truyền sức ép vào thân chốt, l = 50 mm.

Thay các giá trị vào ta có: 115300 2 [ ]

*Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền.

b-Thiết kế tính toán dẫn động phanh

P d

i

p

P

Kích thớc của xi lanh chính, bầu khí và lực khí thể cần thiết đặt lên màng

có thể đợc xác định trên cơ sở chọn trớc một trong hai thông số

Xét điều kiện cân bằng tại xi lanh chính ta có:

2 2

d i k

3-Hành trình làm việc của piston thuỷ lực

Hành trình làm việc của pistông trong các xi lanh ở các cơ cấu phanh trớc (x1) và sau (x2) đợc xác định nh sau:

ở đây: δ0- khe hở trung bình giữa má và tang trống δ0=0,25(mm);

τ - độ mòn đờng kính cho phép của má phanh,

[τ] =1(mm);

c

c a

x= 2 + δ0 + τ

a – khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P,a = 161 (mm); c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định của má phanh, c = 151 (mm).

( ) ( )

2 161 151 0, 25 1

5, 2( ) 151

Nếu coi chất lỏng là không nén đợc và các đờng ống là tuyệt đối cứng, thì toàn bộ thể tích chất lỏng bị đẩy ra khỏi xy lanh thuỷ khí sẽ đợc đa vào các xy lanh công tác và tạo nên dịch chuyển của các piston của các xy lanh này

1) tầm quan trọng của hệ thống abs

Chức năng của hệ thống phanh là để giảm tốc độ hay dừng hẳn xe bằng cách sử dụng hai loại lực cản Loại thứ nhất là sử dụng lực cản giữa má phanh

và trống phanh và loại thứ hai là lực cản giữa lốp và mặt đờng

Chúng ta biết rằng lực cản giữa lốp và mặt đờng chính là lực bám sinh ra ở bánh xe khi phanh đợc xác định theo công thức: Pϕ = ϕ Gϕ

Trong đó: ϕ hệ số bám giữa bánh xe với mặt đờng.

Gϕ Trọng lợng bám

Chất lợng phanh đợc đảm bảo ( hiệu quả phanh cao, ô tô ổn định khi phanh ) nếu mối liên hệ giữa lực cản trong cơ cấu phanh và lực cản giữa lốp với mặt đờng thoả mãn điều kiện:

Lực cản trong cơ cấu phanh< lực cản giữa lốp và mặt đờng

Nh vậy khi phanh nếu bánh xe bị bó cứng có nghĩa là hệ số trợt giữa bánh xe với mặt đờng là 100%, khi hệ số trợt là 100% thì hệ số bám dọc giảm xuống rất thấp, và hệ số bám ngang cũng giảm xuống thấp Điều đó có nghĩa không những hiệu quả phanh giảm ( không dừng đợc xe) mà tính ổn định của

ô tô khi phanh cũng giảm, có nghĩa là ô tô có thể lệch hớng chuyển động hoặc quay ngang Điều đó đợc thể hiện qua các đồ thị dới đây:

Qua các đồ thị chúng ta thấy khi hệ số trợt nằm trong khoảng 10%-30% thì sẽ cho hệ số bám dọc và hệ số bám ngang đều lớn

Mục đích của bộ chống hãm cứng bánh xe là duy trì hệ số trợt giữa bánh

xe với mặt đờng khi phanh trong mọi điều kiện nằm trong khoảng 10%-30%

để đảm bảo hệ số bám dọc và hệ số bám ngang đều cao nhằm tận dụng trọng ợng bám Do đó đảm bảo đợc hiệu quả phanh và tính ổn định khi phanh cao

Bờ tụng khụ

Bờ tụng khụ Đường nhựa ướt

Đường nhựa ướt

Nền băng nước Nền băng nước

Để thấy rõ hiệu quả của hệ thống phanh có trang bị ABS chúng ta xem xét kết quả thí nghiệm sau (sách lý thuyết ôtô và máy kéo trang 295).

Kết quả thì nghiệm ôtô du lịch có trang bị hệ thống ABS (trong trờng hợp mỗi bánh xe đều có cảm biến và bộ van điều khiển riêng rẽ)

Từ kết quả thí nghiệm trên ta nhận thấy đờng trơn và tốc độ xe càng lớn thì hiệu quả phanh của hệ thống có trang bị ABS lớn hơn nhiều so với hệ thống phanh không trang bị ABS

Loại đờng

Tốc độ bắt đầu phanh

Quãng đờng phanh Sp

10.618.7

13.123.7

19.121.1

Đờng bê tôngkhô

Đờng bê tông ớt

27.7727.77

41.162.5

50.0100.0

17.837.5

Hệ thống ABS làm tăng tính ổn định và tính dẫn hớng của ôtô khi phanh

ở giá trị độ trợt của bánh xe so với mặt đờng khoảng 10 –30 % thì giá trị độ bám dọc xấp xỉ giá trị max còn độ bám ngang cũng đạt giá trị khá cao Do đó vừa đảm bảo hiệu quả phanh tốt và vừa đảm bảo tính ổn định dẫn hớng khi phanh Ta có thể thấy qua hình mô phỏng sau:

Chính vì nhng u điểm đó mà việc bố trí thiết bị ABS cho hệ thống phanh là rất cần thiết, thực tế ngày nay một phần đáng kể ô tô đã mà hệ thống phanh đã

có ABS

Đặc biệt với xe buýt 38-44 chỗ ngồi chạy đờng dài là xe khá lớn thì ngoài yêu cầu mức độ an toàn cao để đảm bảo cho hành khách còn do đặc điểm kết cấu xe với khoảng cách hai trục lớn nên mômen làm quay xe khi có bánh xe bị trợt lết là lớn làm mất an toàn chuyển động của xe khi phanh Vì vậy việc bố trí hệ thống ABS cho xe càng chở nên quan trọng là thành phần không thể thiếu của hệ thống phanh

Hỡnh 3.3: Phanh khi quay vũng

Cú ABS Khụng ABS

Hỡnh 3.4: Phanh khi đi thẳng

2) Các phơng án lựa chọn sơ đồ thiết kế

Hệ thống phanh ABS dùng cho ô tô buýt có đặc trng riêng về cấu trúc Đối với xe sử dụng hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén, thiết bị ABS

sử dụng các van điều chỉnh áp suất khí nén, kết cấu của hệ thống phanh ABS

nh vậy cho phép tối u khả năng đồng hoá các cụm theo các môđun có sẵn Điều kiện sử dụng của ô tô buýt có vận tốc tối đa không lớn nh trên ô tô con, do vậy kết cấu của thiết bị ABS không quá phức tạp giúp cho giá thành của hệ thống hợp lý trên thị trờng

Tuy nhiên tuỳ theo yêu cầu sử dụng và đặc điểm của mỗi xe mà hệ thống ABS có mức độ phức tạp và cách bố trí khác nhau

Với xe yêu cầu cụ thể là xe buýt 38-44 chỗ ngồi thì có nhiều phơng án để lựa chọn sơ đồ thiết kế cho xe yêu cầu, dới đây là 4 phơng án tiêu biểu nhất để lựa chọn mà có thể đáp ứng đợc các yêu cầu đã nêu của hệ thống phanh:

-Phơng án 1: 3S/2K

Hình 2.5: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS.

Loại 3 cảm biến 2 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe 3: Van điều khiển áp suất khí 4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén 6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực 8: ECU ABS 9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả.

Đây là phơng án sử dụng ba cảm biến và hai kênh điều khiển, hai cảm biến đặt ở các bánh xe cầu trớc một cảm biến đặt ở trên cầu xe sau Một kênh

điều khiển hai bánh truớc, và một kênh điều khiển hai bánh sau, với phơng án

bố trí này có nhng u điểm và nhợc điểm sau:

u điểm : Kết cấu khá đơn giản, bớt đợc một cảm biến và hai kênh điều khiển từ đó làm giảm giá thành kinh tế

Nh ợc điểm : Việc sử dụng 3 cảm biến sẽ làm giảm tính chính xác của việc

đo độ trợt bánh xe cộng với việc sủ dụng một kênh điều khiển cho hai bánh sẽ giảm hiệu quả của hệ thống ABS do không tận dụng đợc lực bám đờng của từng bánh riêng rẽ

- Phơng án 2: 3S/3K

Hình 2.6: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS

Loại 3 cảm biến 3 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe 3: Van điều khiển áp suất khí 4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén 6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực 8: ECU ABS 9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả 10: Van xả khí nhanh

Phơng án này sử dụng 3 cảm biến và bố trí nh phơng án trên, và sử dụng 3 kênh điều khiển 2 kênh điều khiển cho từng bánh xe riêng rẽ cầu trớc và một kênh điều khiển cho hai bánh xe cầu sau, trong hệ thống còn sử dụng van xả khí nhanh(10)

u điểm : So với phơng án 1 thì đây là phơng án hoàn thiện hơn do việc sử dụng thêm một kênh điều khiển sẽ làm tăng hiệu quả của hệ thống phanh Việc sử dụng van xả khí nhanh(10) làm cho khí nén trong xy lanh tổng hợp xả

ra ngoài nhanh hơn khi nhả phanh

Nh ợc điểm : Cũng nh phơng án 1 việc sử 3 cảm biến tuy giảm đợc giá thành kinh tế nhng rất nhỏ so với giá trị cả xe mà làm giảm tính chính xác của việc xác định độ trợt của từng bánh xe Tuy sử dụng 3 kênh điều khiển nhng với việc bố trí hai kênh điều khiển cho cầu trớc là không hợp lí

-Phơng án 3: 4S/4K

Phơng án này sử dụng 4 cảm biến và 4 kênh điều khiển, mỗi một cảm biến

đặt cho một bánh xe riêng rẽ và đợc điều khiển bởi một kênh riêng biệt

Đây là phơng án tối u nhất cho một hệ thống phanh của xe yêu cầu với việc sử dụng 4 cảm biến làm cho việc đo độ trợt lết của từng bánh xe đạt độ chính xác cao và mỗi bánh xe đợc điều khiển bằng một kênh sẽ làm tăng hiệu quả phanh do tận dụng đợc khả năng bám đờng của từng bánh xe Ngoài ra với việc sử dụng van điều khiển áp suất với van tự động điều chỉnh sẽ tạo nên những u điểm sau: Loại này cho phép dòng cấp khí nén tới xy lanh thuỷ khí th-ờng trực tại van còn dòng khí qua van phân phối chỉ đóng vai trò là tín hiệu

điều khiển thực hiện mở van trên các van điện từ do đó nó có khả năng giảm tác động trễ của hệ thống, và đảm bảo điều khiển nhẹ nhàng

Hình 2.7: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS

Loại 4 cảm biến 4 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí nén 4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén

6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực

8: ECU ABS 9,11: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả, 4 ngả

Tuy nhiên với việc bố trí nh vậy sẽ làm tăng tính phức tạp của hệ thống và tăng giá thành kinh tế của xe

- Phơng án 4: 4S/3K

So với phơng án 3 phơng án này bớt đi một kênh điều khiển chỉ sử dụng một kênh điều khiển cầu trớc và vẫn sử dụng 4 cảm biến bố trí nh trên và sử dụng van điều khiển áp suất khí nén của ABS dạng môđun điều chỉnh với van

tự động điều khiển

Với phơng án này tuy không tối u bằng phơng án 3 nhng cũng đảm bảo

đ-ợc hiệu quả của hệ thống phanh đồng thời giảm đđ-ợc hiệu quả kinh tế cũng nh tính phức tạp trong điều khiển và bố trí của hệ thống

Hình 2.8: Hệ thống phanh thuỷ lực điều khiển bằng khí nén có ABS.

Loại 4 cảm biến 3 kênh điều khiển

1: Cảm biến bánh xe 2: Xy lanh bánh xe

3: Van điều khiển áp suất khí nén

4: Đèn báo ABS 5: Bình chứa khí nén

6: Van phanh 2 dòng 7: Xy lanh khí nén thủy lực

8: ECU ABS 9: Van phân dòng và bảo vệ 2 ngả.

P: Từ máy nén khí đến 11 Van phân dòng và bảo vên 4 ngả

3- cơ sở lựa chọn sơ đồ

Với yêu cầu thực tế của xe thiết kế là xe buýt 40 chỗ ngồi là xe khá lớn ( có kích thớc: DxRxC = 11550x2490x3225 mm) thì với bốn cảm biến bố trí ở các bánh xe và hai kênh điều khiển cầu sau còn cầu trớc hai bánh xe đợc điều