Kết cấu, tính toán và thiết kế ôtô - Hệ thống phanh, Biên soạn : TS. Nguyễn Hoàng Việt

Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau: - Làm việc bền vững, tin cậy; - Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm; - Phanh

Trang 1

- Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ôtô máy kéo

đứng yên tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hay trên mặt đường ngang

Với công dụng như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng:

- Nó đảm bảo cho ôtô máy kéo chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc

- Nhờ đó mới có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc

độ và năng suất vận chuyển của xe máy

1.1.2 Yêu cầu

Hệ thống phanh cần đảm bảo các yêu cầu chính sau:

- Làm việc bền vững, tin cậy;

- Có hiệu quả phanh cao khi phanh đột ngột với cường độ lớn trong trường hợp nguy hiểm;

- Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và an toàn cho hành khách và hàng hóa;

- Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết, trong thời gian không hạn chế;

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi phanh;

- Không có hiện tượng tự phanh khi các bánh xe dịch chuyển thẳng đứng và khi quay vòng;

- Hệ số ma sát giữa má phanh với trống phanh cao và ổn định trong mọi điều kiện sử dụng;

- Có khả năng thoát nhiệt tốt;

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn

đạp hay đòn điều khiển nhỏ

Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh của ôtô máy kéo bao giờ cũng phải có tối thiểu ba loại phanh, là:

Trang 2

Kết cấu, tính toán và thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 2

- Phanh làm việc: phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ở tất cả mọi chế độ chuyển động, thường đưọc điều khiển bằng bàn đạp nên còn gọi là phanh chân

- Phanh dự trữ: Dùng để phanh ôtô máy kéo trong trường hợp

phanh chính hỏng

- Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ Dùng để giữ cho ôtô máy kéo đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường được điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay

- Phanh chậm dần: Trên các ôtô máy kéo tải trọng lớn (như: xe tải, trọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn; xe khách - lớn hơn 5 tấn) hoặc làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống các dốc dài, còn phải có loại phanh thứ tư là phanh chậm dần, dùng để:

- Phanh liên tục, giữ cho tốc độ của ôtô máy kéo không tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc;

- Để giảm dần tốc độ của ôtô máy kéo trước khi dừng hẳn

Các loại phanh trên có thể có các bộ phận chung và kiêm nhiệm chức năng của nhau Nhưng chúng phải có ít nhất là hai bộ phận điều khiển và dẫn động độc lập

Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh chính còn được phân thành các dòng độc lập để nếu một dòng nào đó bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn làm việc bình thường

Để có hiệu quả phanh cao:

- Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

- Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụng được toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến của

đường tác dụng lên chúng

- Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng các bộ trợ lực hay dùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh đối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn

Để đánh giá hiệu quả phanh người ta sử dụng hai chỉ tiêu chính, là: gia tốc chậm dần và quãng đường phanh Ngoài ra cũng có thể dùng các chỉ tiêu khác, như: Lực phanh hay thời gian phanh

Giá trị yêu cầu của các chỉ tiêu này có thể tham khảo trong bảng 1-1, 1-2 và 1-3

Cần chú ý rằng: các chỉ tiêu quy định về hiệu quả phanh cho phép

do từng quốc gia hay từng hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu

tố, như: nguồn gốc và chủng loại các ôtô đang lưu hành, điều kiện

đường xá , trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, các trang thiết bị kiểm tra v.v

Trang 3

Bảng 1-1: Tiêu chuẩn về hiệu quả phanh (của hệ thống phanh chính)

cho phép ôtô lưu hành trên đường - Do Bộ GTVT Việt Nam quy định năm 1995

Quãng

đường phanh

Sp, m ()

Gia tốc chậm dần ổn định

Tiêu chuẩn trình bày ở bảng trên được cho ứng với chế độ thử:

- Ôtô không tải, chạy trên đường nhựa khô, nằm ngang

Bảng 1-2: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

(Tiêu chuẩn của Liên Xô)

Trang 4

độ trước khi phanh

V0,Km/h

tác dụng lên bàn

đạp

Pbđ, N ()

g thử

g

đườn

g phan

h

Sp, m ()

chậm dần ổn

7,0 5,4 5,0

7,0 5,3 4,9

6,0 4,5 4,1

5,5 4,1 3,8

5,5 4,0 3,7

5,5 4,0 3,6

5,5 4,0 3,7

5,5 3,9 3,6

Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu được cho tương ứng với ba dạng thử khác nhau, là:

Bảng 1-3: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh

dự trữ

(Tiêu chuẩn của Liên Xô)

Trang 5

Stt Chủng loại ôtô

Tốc

độ trước khi phanh

V0,Km/h

Lực tác dụng lên

bộ phận

điều khiển

N ()

Quãng

đường phanh

Sp, m ()

Gia tốc chậm dần ổn

Trang 6

- Thử “I”: Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi các cơ cấu phanh đã làm việc nóng lên Đạng thử này bao gồm hai giai đoạn:

- Thử sơ bộ: Để cho các cơ cấu phanh nóng lên

- Thử chính: Để xác định hiệu quả phanh

- Thử “II”: Để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính, khi

ôtô máy kéo chuyển động xuống các dốc dài

Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống khác thực

đối với ôtô khách và 2,8 m/s2 đối với ôtô tải

Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu quả phanh được đánh giá bằng tổng lực phanh thực tế mà các cơ cấu phanh của nó có thể tạo ra Khi thử (theo cả 2 chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại - quay lên dốc) phanh dừng cần phải giữ được ôtô máy kéo chở đầy tải và động cơ tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên mặt dốc có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ôtô máy kéo, khi chuyển động xuống các dốc dài 6 Km, độ dốc 7%, tốc độ không vượt quá 30±2 Km/h (8,33±0,6 m/s), mà không cần sử dụng các hệ thống phanh khác Khi phanh bằng phanh này, gia tốc chậm dần của ôtô

Để quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác, điều khiển được đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu

đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn

điều khiển với lực phanh tạo ra ở bánh xe Đồng thời không có hiện tượng tự xiết khi phanh

Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô máy kéo khi

phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn các điều kiện chính sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải và trái của cùng một cầu phải bằng nhau Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lực phanh lớn nhất

- Không xảy ra hiện tượng khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh Vì: Các bánh xe trước trượt sẽ làm ôtô máy kéo bị trượt ngang; Các bánh xe sau trượt có thể làm ôtô máy kéo mất tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra, các bánh xe bị trượt còn gây mòn lốp, giảm hiệu quả phanh do giảm hệ số bám

Để đảm bảo các yêu cầu này, trên ôtô máy kéo hiện đại người ta

sử dụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System - ABS)

Trang 7

Hình 1.1 Sự thay đổi hệ số bám dọc

x và hệ số bám ngang y theo độ trượt tương đối  của bánh xe ( được tính theo công thức:

%100V

rV

a

b b

Trang 8

Hình 1.3 Các trường hợp bánh xe bị trượt ngang khi phanh

a- Cầu sau bị trượt; b- Cầu trước bị trượt; c- Quá trình giảm trượt

Hình 1.4 Sơ đồ trượt ngang ôtô khi các bánh sau bị hãm cứng trên mặt

đường có hệ số bám nhỏ

Hình 1.2 Sơ đồ lực tác dụng ở vết tiếp xúc giữa bánh xe với mặt đường và

quan hệ giữa các hệ số bám dọc và ngang

 x =X/Z

 y =Y/Z

Trang 9

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá

bằng lực lớn nhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển

và hành trình tương ứng của chúng Giá trị quy định của những chỉ tiêu này cho trong bảng 1-4

Bảng 1- 4: Giá trị tối đa cho phép của lực tác dụng lên bàn

đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng của chúng

đối với hệ thống phanh ôtô (Tiêu chuẩn của Liên Xô)

Phương

pháp

điều khiển

Hệ thống phanh

- Du lịch

- Vận tải và khách

Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý các loại phanh chính

a- Phanh trống-Guốc; b- Phanh đĩa; c- Phanh dải

Trang 10

1.2 Kết cấu hệ thống phanh chính

Để thực hiện nhiệm vụ của mình, hệ thống phanh luôn phải có hai phần kết cấu chính sau:

- Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản Trong quá trình

phanh động năng của ôtô máy kéo được biến thành nhiệt năng ở cơ cấu phanh rồi tiêu tán ra môi trường

- Dẫn động phanh: Để điều khiển các cơ cấu phanh

1.2.1 Cơ cấu phanh

Là bộ phận trực tiếp tạo lực cản và làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cơ cấu phanh bao giờ cũng phải có hai phần chính là: Các phần tử ma sát và cơ cấu ép

Ngoài ra, cơ cấu phanh còn có một số bộ phận phụ khác, như: Bộ phận điều chỉnh khe hở giữa các bề mặt ma sát, bộ phận để xả khí đối với dẫn động thủy lực

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng: Trống - Guốc, Đĩa hay Dải Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt

1.2.1.1 Loại trống - guốc:

a Thành phần cấu tạo:

Đây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phổ biến nhất Cấu tạo gồm:

- Trống phanh: là một trống quay hình trụ gắn với moay ơ bánh xe

- Các guốc phanh: trên bề mặt gắn các tấm ma sát (còn gọi là má phanh)

- Mâm phanh: là một đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu Là nơi lắp

đặt và định vị hầu hết các bộ phận khác của cơ cấu phanh

- Cơ cấu ép: khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫn động, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong của trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại

- Bộ phận điều chỉnh khe hở và xả khí (chỉ có đối với dẫn động thủy lực)

b Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá:

Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh (Hình 1.6) Các sơ đồ này khác nhau ở:

- Dạng và số lượng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của các guốc phanh

- Đặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép

Và do vậy, khác nhau ở:

- Hiệu quả làm việc

Trang 11

- Đặc điểm mài mòn các bề mặt ma sát của guốc

- Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục của bánh xe

- Mức độ phức tạp của kết cấu

Trang 12

Hình 1.6 Các sơ đồ phanh trống guốc

Hình 1.7 Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ

lực tác dụng:

a- ép bằng cam; b- ép bằng xi lanh thủy lực; c-

Hai xi lanh ép, guốc phanh một bậc tự do; d- Hai

xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do

Hình 1.8 Các cơ cấu

phanh guốc tự cường hóa

Trang 14

Hiện nay, đối với hệ thống phanh làm việc, được sử dụng thông dụng nhất là các sơ đồ trên hình 1.7a và 1.7b Tức là sơ đồ với loại guốc phanh một bậc tự do, quay quanh hai điểm quay cố định đặt cùng phía và một cơ cấu ép Sau đó là đến các sơ đồ trên hình 1.7c và 1.7d

Để đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sử dụng ba chỉ tiêu riêng, đặc trưng cho chất lượng

của cơ cấu phanh, là: tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân bằng

và hệ số hiệu quả

- Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mô men phanh do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức chiều chuyển động của ôtô máy kéo

- Cơ cấu phanh có tính cân bằng tốt là cơ cấu phanh khi làm việc, các lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục của bánh xe

- Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mô men phanh tạo ra và tích của lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh.(hay còn gọi một cách quy ước là mô men của lực dẫn động)

Sơ đồ lực tác dụng lên các guốc phanh trên hình 1.7 là sơ đồ biểu diễn đã được đơn giản hóa nhờ các giả thiết sau:

- Các má phanh bố trí đối xứng với đường kính ngang của cơ cấu

- Hợp lực của các lực pháp tuyến (N) và của các lực ma sát (fN)

Từ sơ đồ ta thấy rằng:

- Lực ma sát tác dụng lên các guốc trước (tính theo chiều chuyển động của xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động, ép guốc phanh vào trống phanh, nên các guốc này được gọi là guốc tự siết

- Đối với các guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên các guốc này được gọi là guốc tự tách Hiện tưọng tự siết và tự tách là một đặc điểm đặc trưng của các cơ cấu phanh guốc

Sơ đồ trên hình 1.7a có cơ cấu ép cơ khí, dạng cam đối xứng Vì thế độ dịch chuyển của các guốc luôn luôn bằng nhau, và bởi vậy - áp lực tác dụng lên các guốc và mô men phanh do chúng tạo ra có giá trị như nhau:

N1 = N2 = N và Mp1 = Mp2 =Mp

Do hiện tượng tự siết nên khi N1 = N2 thì P1 < P2 Đây là cơ cấu phanh vừa thuận nghịch vừa cân bằng Nó thường được sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho các ôtô tải và khách cỡ trung bình

và lớn

Trang 15

Sơ đồ trên hình 1.7b dùng cơ cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động

lực N1 > N2 và Mp1 > Mp2 Cũng do N1 > N2 , nên áp suất trên bề mặt má phanh của guốc trước lớn hơn của guốc sau, làm cho các guốc mòn không đều Để khắc phục hiện tượng đó, ở một số kết cấu đôi khi người ta làm má phanh của guốc tự siết dài hơn hoặc dùng xi lanh ép

có dường kính làm việc hai phía khác nhau: phía guốc tự siết - đường kính xi lanh nhỏ hơn

Cơ cấu phanh loại này là cơ cấu phanh thuận nghịch nhưng không cân bằng Nó thường được sử dụng trên các ôtô tải cỡ nhỏ và vừa hoặc ở các bánh sau của ôtô du lịch

Về mặt hiệu quả phanh, nếu thừa nhận hệ số hiệu quả của sơ đồ 1.2a:

Khq = Mp/(P1 + P2).rt = 100%, thì hệ số hiệu quả của cơ cấu phanh dùng cơ cấu ép thủy lực (1.7b) sẽ là 116%  122%, khi có cùng các kích thước chính và hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh f

= 0,30  0,33

Để tăng hiệu quả phanh theo chiều tiến của xe, người ta dùng cơ cấu phanh với hai xi lanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh một điểm cố định bố trí khác phía, sao cho khi xe chạy tiến thì cả hai guốc đều tự siết (H1.7c) Hiệu quả phanh trong trường hợp này

có thể tăng được 1,6  1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên khi xe chạy lùi hiệu quả phanh sẽ thấp, tức là cơ cấu không có tính thuận nghịch

Cơ cấu loại này dùng kết hợp với cơ cấu kiểu bình thường đặt ở các bánh sau, cho phép dễ dàng nhận được quan hệ phân phối lực phanh cần thiết Ppt > Pps trong khi nhiều chi tiết của các phanh trước

và sau có cùng kích thước Vì thế nó thường được sử dụng ở cầu trước các ôtô du lịch và tải nhỏ, như: GAZ-66, UAZ-452, MATXCƠVICH, GAZ-24 (VONGA),

Để nhận được hiệu quả phanh cao cả khi chuyển động tiến và lùi, người ta dùng cơ cấu phanh thuận nghịch và cân bằng loại bơi như trên hình 1.7d Các guốc phanh của sơ đồ này có hai bậc tự do và không có điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xi lanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu trên và dưới của các guốc phanh Với kết cấu như vậy cả hai guốc phanh đều tự siết dù cho trống phanh quay theo chiều nào Tuy nhiên nó có nhược điểm là kết cấu phức tạp

Để nâng cao hiệu quả phanh hơn nữa, người ta còn dùng các cơ cấu phanh tự cường hóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó cho phép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa - tăng lực ép, tăng hiệu quả phanh cho má kia Ví dụ kết cấu như trên hình 1.8 hay các sơ đồ VI đến IX trên hình 1.6

Trang 16

Các cơ cấu phanh tự cường hóa mặc dù có hiệu quả phanh cao,

hệ số hiệu quả có thể đạt 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mô men phanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ít được sử dụng Xu hướng hiện nay là: sử dụng cơ cấu phanh loại bình thường với các guốc có điểm quay cố định, cùng phía Trường hợp cần thiết thì dùng thêm các bộ trợ lực để tăng lực dẫn động và tăng hiệu quả phanh

Để đánh giá mực độ tự cường hóa, người ta sử dụng hệ số tự

ở đây: N và No - tương ứng là tổng các lực pháp tuyến tác dụng lên má phanh khi trống phanh quay và khi trống phanh

đứng yên

Cơ cấu phanh với cơ cấu ép bằng cam hay chêm và các guốc

2,2) Các sơ đồ VI đến IX với các guốc tự cường hóa có hệ số tự cường hóa cao (Kc = 4,0  4,5)

c Kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

- Trống phanh: là một chi tiết cần phải có độ cứng vững cao, chịu mài mòn và nhiệt dung lớn, nên đối với các ôtô tải và khách tải trọng trung bình và lớn, trống phanh thường được đúc bằng gang xám hay gang hợp kim với các nguyên tố, như: Niken, Môlípđen, Đồng và Titan (Hình 1.9a) Mặt ngoài các trống đúc thường được làm các gân dày để tăng độ cứng và tăng diện tích tản nhiệt

Trang 17

Hình 1.9 Các

loại trống phanh a- Đúc liền; b và c- Ghép; 1- Đĩa thép; 2- Vành gang

điều chỉnh; 6- Cần đẩy; 7- Bầu phanh; 8- Trống phanh; 9- Guốc; 10- Gối lắp chốt; 11- Vòng chặn; 12- Chốt lệch tâm; 13- Tấm nối; 14- Đĩa tỳ; 15- Lò xo c- Phanh GAZ-53A : 1- Bạc lệch tâm; 2,10- Guốc; 3- Vòng kẹp; 4- Mâm phanh; 5- Lò xo; 6- Cam điều chỉnh; 7- Màn ngăn nhiệt; 8-

Xi lanh; 9- Lò xo trả; 10- Xương guốc; 11- Chốt quay

Trang 18

Đối với các ôtô cỡ nhỏ, để giảm lượng kim loại chế tạo, người ta thường sử dụng trống phanh kết cấu ghép (Hình 1.9b), gồm mặt bích 1

được dập từ thép lá và vành trụ 2 bằng gang đúc

Đối với ôtô du lịch còn sử dụng phổ biến loại trống đúc bằng hợp kim nhôm hay dập từ thép lá, phía trong lót một vòng bằng gang (Hình 1.9c) Các mối ghép giữa mặt bích với vành gang, giữa trống ngoài và vòng lót được thực hiện ngay trong quá trình đúc

Các trống phanh được định tâm với moay ơ khi lắp ghép theo bề

phanh, sau khi gia công cơ được lắp với moay ơ và cân bằng động Độ mất cân bằng cho phép đối với ôtô du lịch là 15  20 N.Cm, đối với

Các guốc loại hàn - dập có khối lượng nhỏ, tính công nghệ cao, ngoài ra còn có độ đàn hồi lớn, tạo điều kiện làm đồng đều áp suất trên bề mặt các má phanh Vì thế chúng được sử dụng khá phổ biến

Trên hình 1.10 là kết cấu một số loại guốc phanh của ôtô Mặt ngoài của guốc có gắn vành ma sát - còn gọi là má phanh Má phanh thường được gắn lên guốc phanh bằng đinh tán Một số trường hợp má phanh có thể được gắn lên guốc phanh bằng phương pháp dán

Guốc thường có một hoặc hai gân tăng cứng, một đầu được nối bản lề với mâm phanh nhờ các chốt quay, đầu kia tỳ vào cơ cấu ép qua chốt tỳ hay tấm thép chịu mài mòn

Đinh tán được chế tạo bằng vật liệu mềm, như: đồng đỏ, đồng thau hay nhôm

Vành ma sát được chế tạo bằng phương pháp ép định hình hỗn hợp sợi átbét cùng với các chất phụ gia, như: ôxýt kẽm, minium sắt và các chất kết dính như: cao su, dầu thực vật, dầu khoáng hay nhựa tổng hợp

Các chốt quay thường chế tạo bằng thép 45 tôi cao tần

- Mâm phanh: Là một chi tiết có dạng đĩa, được dập từ thép lá hay đúc bằng gang và bắt chặt với dầm cầu nhờ bu lông

Đây là một chi tiết đơn giản nhưng quan trọng vì nó là nơi lắp đặt

và định vị tất cả các chi tiết khác của cơ cấu phanh Kết cấu của mâm phanh xem trên các hình 1.10, 1.11, 1.12 và 1.13

Trang 19

Hình 1.11 Cơ cấu phanh loại thuỷ lực 1 cơ cấu ép

1- Bu lông lắp xi lanh bánh xe; 2- Đai ốc hãm; 3- mâm phanh; 4- Xi janh bánh xe; 5- Lò xo trả; 6- Đầu nối cáp; 7- Đai ốc; 8- Cần phanh dừng; 9-

Bu lông; 10- Má phanh sau; 11- Dẫn hướng cáp; 12- Lò xo; 13- Cần điều chỉnh; 14- Đai ốc điều chỉnh; 15- Lò xo trả; 16- Bu lông điều chỉnh; 17- Xương guốc trước; 18- Má phanh trước

Hình 1.12 Cơ cấu phanh loại thuỷ lực 2 cơ cấu ép

1- Mâm phanh; 2- Bu lông nối ống; 3- Xi lanh bánh xe; 4- Guốc phanh; 5- Tấm dẫn hướng; 6- Chốt; 7- Lò xo; 8- Đòn chêm; 9- Cần đẩy; 10- Má phanh

Trang 20

Hình 1.13 Lắp nối cơ cấu phanh với dầm cầu

1- Thanh đẩy; 2- Bầu phanh; 3- Mâm phanh; 4- Chốt quay; 5- Chi tiết định vị; 6- Guốc phanh; 7- Lò xo trả; 8- Con lăn; 9- Cam ép; 10- Cơ cấu điều chỉnh; 11- Vít điều chỉnh

Trang 21

- Cơ cấu ép: Có ba loại tùy thuộc kiểu dẫn động là: xi lanh thủy lực, cam và chêm ép (hình 1.14)

Cơ cấu ép bằng xi lanh thủy lực (hình 1.15), còn gọi là xi lanh con hay xi lanh bánh xe, có kết cấu đơn giản, dễ bố trí Thân của xi lanh được chế tạo bằng gang xám, bề mặt làm việc được mài bóng Piston chế tạo bằng hợp kim nhôm, phía ngoài có ép các chốt thép làm chỗ tỳ cho guốc phanh Xi lanh được làm kín bằng các vòng hay nút cao su

Hình 1.15 Kết cấu xi lanh

bánh xe và guốc phanh a- 2 Piston; b- 1 Piston c- Bộ phận xả khí và nối ống

d và e - Định vị guốc phanh theo chiều trục

1- Vòng (nút) làm kín; 2- Lò xo; 3- Thân xi lanh; 4- Chốt tỳ; 5- Nắp che; 6- Vít xả khí; 7- Đầu nối ống

Hình 1.14 Các loại cơ cấu ép

của cơ cấu phanh trống guốc

a- Cam ép; b- Xi lanh thủy lực;

c- Chêm ép

Trang 22

Cơ cấu ép bằng cam (hình 1.14a) cũng có kết cấu đơn giản, làm

tăng hiệu suất, ở các đầu tỳ của guốc người ta lắp con lăn bằng thép

45 tôi cao tần để giảm ma sát và mài mòn Cam được chế tạo bằng thép 45 liền một khối với trục quay và sau khi gia công cơ được tôi cao tần Profin cam được làm theo dạng thân khai hay xoắn ốc

ácximét để tổng lực tác dụng từ phía cam lên guốc không phụ thuộc vào góc đặt cam, mặc dù góc này bị thay đổi trong quá trình mài mòn má phanh

Hình 1.16 Profin cam ép của phanh ô tô ZIL-130

a- Phanh trước; b- Phanh sau

Trang 23

- Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, giữa trống phanh

và má phanh cần phải có một khe hở tối thiểu nào đó, khoảng: 0,2  0,4 mm để cho phanh nhả được hoàn toàn Khe hở này tăng lên khi các má phanh bị mài mòn, làm tăng hành trình của cơ cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ không khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh những hậu quả xấu đó, phải

có cơ cấu để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh

Có hai phương pháp điều chỉnh: Bình thường bằng tay và tự

động

Điều chỉnh bình thường là dùng dụng cụ tác động lên cơ cấu

điều chỉnh để thay đổi vị trí tương đối giữa má phanh và trống phanh, nhờ đó thay đổi được khe hở giữa chúng Các cơ cấu điều chỉnh loại này có một số dạng kết cấu khác nhau phụ thuộc vào loại dẫn động

+ Đối với dẫn động thủy lực (hình 1.19 và 1.20):

- Dùng cam lệch tâm dạng quả đào để điều chỉnh khe hở trên (hình 1.19);

- Dùng chốt với bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở dưới (hình 1.20d);

- Dùng mối ghép ren vít thay đổi chiều dài thanh nối giữa các guốc phanh (hình 1.20c,f)

- Dùng côn đẩy (hình 1.20c)

+ Đối với cơ cấu ép bằng cam (hình 1.20b): Khe hở được điều chỉnh bằng cách thay đổi góc giữa cam và đòn quay nhờ cơ cấu trục vít - bánh vít

Hình 1.18 Thao tác điều chỉnh khe hở trên

1- Vít điều chỉnh; 2- Trống phanh; 3- Má phanh; 4- Guốc phanh; 5- Thước đo

Trang 24

Khi dùng phương pháp điều chỉnh tự động, vấn đề bảo dưỡng sử dụng sẽ đơn giản hơn, chất lượng làm việc của hệ thống phanh cũng

được nâng cao

Phụ thuộc vào nguyên lý làm việc, các bộ phận điều chỉnh tự

động khe hở có thể chia làm hai loại:

+ Loại I: Bộ phận điều chỉnh chỉ làm việc khi áp suất trong buồng phanh hay trong các xi lanh bánh xe đạt giá trị max, tức là khi phanh ngặt Hành trình điều chỉnh phụ thuộc vào hành trình toàn bộ của cơ cấu ép khi phanh, bao gồm cả hành trình tăng lên do biến dạng

đàn hồi của các chi tiết bị ép

+ Loại II: Bộ phận điều chỉnh làm việc với các áp suất khác nhau, tức là cả khi phanh ngặt và khi phanh với cường độ nhỏ Hành trình điều chỉnh chỉ phụ thuộc vào khe hở tự do giữa má phanh và trống phanh mà không phụ thuộc vào biến dạng đàn hồi của các chi tiết

Các bộ điều chỉnh loại I có nhiều dạng kết cấu khác nhau, như:

ma sát, cóc, răng và chêm (hình 1.21)

Kết cấu trên hình 1.21a dùng trên xe VAZ-2103 ống lót 2 của

bộ điều chỉnh được đặt trong lỗ làm trên gân guốc phanh 4 với khe hở lớn hơn chiều dày má phanh Chốt 1 được lắp chặt trên mâm phanh,

Trang 25

Hình 1.19 Điều chỉnh khe hở trên bằng cam quả đào

23- Cam quả đào; 24- Lò xo; 25- Vít điều chỉnh

Trang 26

lót 2 với khe hở  tương ứng với khe hở qui định giữa má phanh và trống phanh Các vòng ma sát 3 được ép chặt vào gân guốc phanh nhờ

lò xo, tạo nên lực ma sát lớn hơn lực của lò xo trả qui dẫn về tâm của

bộ điều chỉnh

Kết cấu trên hình 1.21b được dùng trên xe GAZ-24 (VONGA) Trong rãnh của piston 6 được đặt một vòng đàn hồi 5, luôn luôn ép chặt vào mặt trong của xi lanh 7 Nhờ lực ma sát tạo nên có gía trị lớn hơn lực của lò xo trả qui dẫn về trục xi lanh, nó luôn luôn định vị piston ở vị trí tương ứng với khe hở qui định  giữa trống phanh và má phanh khi nhả phanh

Kết cấu trên hình 1.21c là kết cấu loại cóc, dùng với dẫn động kiểu chêm ép Trên mặt ngoài của ống lót 10 được làm các răng dạng xoắn ốc Bên trong nó là lỗ ren nối với đầu tỳ 9 của guốc phanh Có 8,

đầu có dạng phù hợp, tỳ vào răng xoắn trên ống lót 10 Khi phanh, nếu hành trình của trụ trượt 11 lớn hơn bước chiều trục của răng cóc, thì cóc 8 sẽ trượt đi một răng sang rãnh khác Khi nhả phanh, ống lót và trụ trượt trở về vị trí ban đầu Do tác dụng của cóc, ống lót xoay đi một góc nào đó và qua mối ghép ren đẩy đầu tỳ 9 ra một lượng tương ứng, làm giảm khe hở giữa má phanh và trống phanh

Kết cấu trên hình 1.21d là kết cấu kiểu răng kẹp Tai 16 của nó

được bắt cố định Cốc 12 có những vấu đàn hồi kẹp chặt vào những rãnh vòng trên phần răng của ống 13 Tai 17 liền với bạc 15 được nối với guốc phanh Bạc 15 liên kết ren với ống 13 Chốt 14 luôn luôn

được đẩy sang tận cùng bên trái nhờ lò xo Giữa chốt 14 nối với tai 16

và phần còn lại của cơ cấu có thể dịch chuyển tương đối một khoảng

tự do là  tương ứng với khe hở quy định giữa guốc phanh và trống phanh Khi má phanh bị mòn, hành trình của guốc khi phanh tăng lên, các vấu đàn hồi của cốc 12 sẽ trượt đi một rãnh trên phần răng của ống 13, bù lại phần khe hở tăng lên và đẩy tai 17 ra gần trống phanh hơn Khi nhả phanh, lực của lò xo trả không đủ sức thắng lực đàn hồi của vấu kẹp, nên guốc phanh được giữ lại ở gần trống phanh hơn và khe hở quy định giữa chúng được phục hồi

Kết cấu trên hình 1.21e là kết cấu loại chêm thủy lực, được dùng trên các ôtô ben họ MAZ ở vị trí nhả phanh, lò xo 18 kéo các

đầu trên của guốc tỳ vào ụ tỳ 20, lò xo 19 kéo các đầu dưới lại - tạo nên trong xi lanh 21 và khoang trái của xi lanh 22 một áp suất xác

định p1 = 0,3 MN/m2

Khi má phanh bị mòn thì dịch chuyển cần thiết của các guốc khi đạp phanh sẽ tăng lên, đòi hỏi tăng lượng chất lỏng đi đến các xi lanh ép Do đó khi nhả phanh, piston của xi lanh điều chỉnh 22 chuyển

Trang 27

động ngược lại, thì qua các lỗ trên nó, dầu từ khoang bên phải sẽ ép cong mép của phớt cao su xuống để đi sang khoang bên trái, bù cho lượng dầu cần tăng lên Khi piston của xi lanh điều chỉnh dừng ở vị trí cân bằng, lượng dầu nói trên không thể trở về xi lanh chính được vì phớt chỉ cho dầu di qua theo một chiều Nhờ đó các guốc phanh được

đẩy ra gần trống phanh hơn, phục hồi lại khe hở quy định

Qua phân tích sự làm việc của các bộ điều chỉnh loại I, ta thấy rằng: các bộ điều chỉnh loại này có kết cấu tương đối đơn giản Tuy vậy chúng chỉ thích hợp với các cơ cấu phanh có đặc tính làm việc ổn

định cao, có quan hệ giữa dịch chuyển của guốc và áp suất tác dụng trong cơ cấu ép không đổi Khi trống phanh, guốc phanh và các chi tiết khác có độ cứng vững thấp, các bộ điều chỉnh loại I không thể

đảm bảo điều chỉnh chính xác Trong trường hợp như thế cần phải sử dụng các bộ điều chỉnh phức tạp hơn, đó là các bộ điều chỉnh loại II, kết cấu điển hình của chúng thể hiện trên hình 1.22và 1.23

Trang 28

Hình 1.21 Các loại cơ cấu điều

chỉnh tự động khe hở loại 1

Trang 29

Hình 1.23 Các cơ cấu điều chỉnh khe hở tự

động loại 2 dùng cho dẫn động thủy lực

Hình 1.22 Các cơ cấu điều chỉnh khe hở tự

động loại 2 dùng cho dẫn động kiểu cam ép

Trang 30

Kết cấu trên hình 1.22 là của hãng SAB Thụy Điển Bộ điều chỉnh này điều chỉnh khe hở theo hành trình tự do của guốc phanh Phần hành trình tương ứng với biến dạng đàn hồi của các chi tiét không ảnh hưởng gì đến sự làm việc của bộ điều chỉnh

Khi phanh, lúc guốc phanh dịch chuyển hết hành trình tự do quy định ứng với khe hở  trên hình vẽ, thì đầu móc phía dưới của thanh răng 4 (hình1.22a) sẽ tỳ vào rãnh cắt trong đĩa điều khiển 5 Đĩa

5 cùng với đòn 6 được lắp cố định trên khung xe Nếu guốc tiếp tục dịch chuyển quá hành trình quy định do khe hở giữa trống và guốc tăng lên, thì qua bánh răng 8 nó làm quay vành côn ngoài của khớp một chiều 1 theo hướng quay tự do ở phần hành trình ứng với biến dạng đàn hồi của các chi tiết, tức là khi guốc phanh đã ép sát trống phanh, trục vít 2 dưới tác dụng của áp lực sẽ dịch chuyển dọc trục, ép các lò xo đĩa 7 lại, tách khớp côn 1 ra, không cho vành côn ngoài tiếp xúc với phần côn trong làm trên trục vít 2

Khi nhả phanh (hình.1.22b), sau khi guốc đã lùi lại hết hành trình ứng với biến dạng đàn hồi, thì dưới tác dụng của các lò xo 7, khớp 1 lại đóng lại Trong thời gian dịch chuyển tiếp theo về vị trí ban

đầu (ứng với đoạn hành trình tự do vượt quá quy định) thanh răng 4 sẽ làm quay trục vít 2 thông qua khớp 1 Trục vít 2 khi quay, lại làm quay bánh vít 3 và cùng với nó là trục của cam ép, đưa khe hở giữa má phanh và trống phanh về giá trị quy định

Trên hình 1.23 là bộ điều chỉnh dùng cho dẫn động thủy lực Bộ

điều chỉnh này được đặt ngay trong xi lanh bánh xe Trong xi lanh 2 của bộ điều chỉnh lắp cố định piston 3, trong piston 3 lắp một piston phụ 5 cùng với van 4 Khi đạp phanh, chất lỏng có áp đi vào khoang A của xi lanh, ép piston 5 cùng van 4 dịch chuyển sang trái, tỳ vào vành chặn 7 Khi áp suất trong xi lanh 2 vừa đạt đến giá trị quy định: (0,10

A sang khoang B, đẩy piston làm việc 1 và qua cốc 8 ép guốc phanh tỳ sát vào trống phanh

Khi nhả phanh, van 4 vẫn mở cho đến khi áp lực tác dụng lên van (bằng áp suất chất lỏng trong các khoang A và B nhân với diện tích tiết diện ngang của cần 9) giảm xuống nhỏ hơn lực của lò xo 6 nó mới đóng lại Trong thời gian van 4 mở, chất lỏng tự do đi ngược từ khoang B qua khoang A rồi trở về dẫn động để nhả phanh, còn piston

1 - dịch chuyển sang phải Khi áp suất trong dẫn động giảm đến giá trị

chuyển sang phải về vị trí ban đầu Guốc phanh tách khỏi trống phanh với khe hở cần thiết Theo mức độ mài mòn má phanh, piston 1 (ở vị trí nhả phanh) sẽ dịch dần sang trái ra xa piston 3, do một phần chất

Trang 31

lỏng bị van 4 giữ lại trong khoang B Do đó khe hở giữa má phanh và trống phanh luôn được giữ đúng quy định

Trang 32

Hình 1.24 Cơ cấu phanh

ôtô URAL-375 1- Guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Cam diều chỉnh khe hở; 4- Chốt quay lệch tâm

5- Mâm phanh; 6- Guốc;

7- Chốt quay; 8- Bạc lệch tâm; 9- Định vị guốc; 10- Dẫn động phanh dừng

Trang 33

Hình 1.26 Cơ cấu phanh dùng chêm ép

1- Guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Bầu phanh;

4- Chêm ép; 5- Con lăn; 6- Trụ trượt; 7- Tấm cách

8- Răng cóc; 9- Phần ren đầu tỳ

Trang 34

a Cấu tạo và nguyên lý làm việc:

Trên hình 1.27 là sơ đồ nguyên lý của cơ cấu phanh dạng đĩa quay

hở Cấu tạo của cơ cấu phanh gồm: đĩa phanh 4 gắn với moay ơ bánh

xe, má kẹp 1 trên đó đặt các xi lanh thủy lực 2 Các má phanh gắn tấm

ma sát 3 đặt hai bên đĩa phanh Khi đạp phanh, các piston của xi lanh thủy lực 2 đặt trên má kẹp 1 sẽ ép các má phanh 3 tỳ sát vào đĩa phanh

4, phanh bánh xe lại

Có hai phương án lắp ghép má kẹp: lắp cố định và lắp tùy động kiểu bơi Phương án lắp cố định (H1.27 và H.1.31a) có độ cứng vững cao, cho phép sử dụng lực dẫn động lớn Tuy vậy điều kiện làm mát kém, nhiệt độ làm việc của cơ cấu phanh cao hơn

Để khắc phục có thể dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp có thể làm tách rời (H1.29) hay liền với xi lanh bánh xe (H1.30 và H.1.31b,c)

và trượt trên các chốt dẫn hướng cố định (chốt 3 hình 1.30 và chốt 2 hình 1.31b) Kết cấu như vậy có độ cứng vững thấp Khi các chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ sẽ làm cho các má phanh mòn không đều, hiệu qủa phanh giảm và gây rung động Tuy vậy nó chỉ có một xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh ít nóng hơn, nhiệt độ làm việc có thể giảm được 30  50 oC Ngoài ra nó còn cho phép dịch sâu cơ cấu phanh vào bánh xe Nhờ đó giảm được cánh tay đòn tác dụng của lực cản lăn đối với trụ quay

đứng của các bánh xe dẫn hướng

Vị trí bố trí má kẹp đối với đường kính thẳng đứng của bánh xe ảnh hưởng nhiều đến giá trị tải trọng thẳng đứng tác dụng lên các ổ trục của nó Trên hình 1.14b là hai phương án bố trí má kẹp Rõ ràng:

RG1 = Z + 2fNcos ; RG2 = Z - 2fNcos Tức là RG2 < RG1 hay: bố trí má kẹp ở phía sau tâm bánh xe (tính theo chiều chuyển động) sẽ giảm

được tải trọng thẳng đứng tác dụng lên ổ trục

Trên hình 1.33 là sơ đồ nguyên lý và kết cấu của cơ cấu phanh đĩa loại vỏ quay Cơ cấu phanh gồm 2 phần 8 và 9 nối cứng và quay cùng

Trang 35

moay ơ bánh xe Các đĩa phanh 11 và 12 lắp cố định, trên gắn các tấm

ma sát, có rãnh nghiêng chứa các viên bi 10 và được dẫn động quay nhờ xi lanh thủy lực 2 Khi tác dụng lên bàn đạp, các đĩa phanh bị piston đẩy xoay ngược chiều nhau làm các viên bi trượt trên rãnh nghiêng, tách các đĩa ra ép chặt các vòng ma sát vào mặt trong của phần vỏ 8 và 9, phanh trục bánh xe lại

Trong một số kết cấu khác: vỏ 8 và 9 có thể lắp cố định Khi đó các vòng ma sát sẽ được nối then hoa và quya cùng trục của bánh xe Các cơ cấu phanh loại này kín hơn nhưng kết cấu phức tạp nên ít dùng trên ôtô

Trang 36

Hình 1.27. Sơ đồ nguyên lý của phanh đĩa

Hình 1.30 Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tuỳ động -

xi lanh bố trí trên má kẹp

1- Má kẹp; 2- Piston; 3- Chốt dẫn hướng; 4- Đĩa phanh;

5- Má phanh

5

Trang 38

a) Má kẹp cố định 1- Má kẹp; 2- Xi lanh bánh xe; 3- ống dẫn; 4- Chốt dẫn hướng

và giữ guốc phanh; 5- Vòng chắn bụi; 6- Guốc phanh; 7- Vòng làm kín; 8- Piston; 9- Đĩa

phanh;

10- Má phanh

b) Má kẹp tùy động

1- Má kẹp và xi lanh; 2- Chốt dẫn hướng; 3- Đĩa phanh; 4- Piston;

5- Vòng làm kín; 6- Vòng chắn bụi; 7, 8- Guốc và má phanh;

9- Lò xo lá để giảm rung guốc phanh trên má kẹp

Hình 1.31. Kết cấu cơ cấu phanh loại đĩa quay hở

c) Má kẹp tùy động và dẫn động phanh dừng

1- Guốc và má phanh; 2- Đĩa phanh; 3- Xi lanh; 4- Má kẹp

tuỳ động; 5- ống kẹp đàn hồi; 6- Piston phanh dừng;

7- Trục cắt ren; x 1 - Ke hở giữa mặt đầu ống 5 và mép piston

6; x 2 - Bước ren cắt trên trục 7

Trang 39

Hình 1.32 Cơ cấu phanh đĩa của xe BAZ-2101

a- Đĩa; 2- Má kẹp; 3- Xi lanh; 4- Guốc; 5- Chốt định vị guốc

B-B Đã quay Hình chiếu A (Đã quay)

Hình 1.33 Phanh đĩa loại vỏ quay, kín

b) Kết cấu cơ cấu phanh a) Sơ đồ tính toán và nguyên lý làm việc

Trang 40

b Đặc diểm kết cấu các chi tiết và bộ phận chính:

+ Đĩa phanh: thường được chế tạo bằng gang Đĩa đặc có chiều dày 8  13 mm Đĩa xẻ rãnh thông gió dày 16  25 mm Đĩa ghép có thể có lớp lõi bằng nhôm hay đồng còn lớp mặt ma sát - bằng gang xám

+ Má kẹp: được đúc bằng gang rèn

+ Các xi lanh thủy lực: được đúc bằng hợp kim nhôm Để tăng tính chống mòn và giảm ma sát, bề mặt làm việc của xi lanh được mạ một lớp crôm Khi xi lanh được chế tạo bằng hợp kim nhôm, cần thiết phải giảm nhiệt độ đốt nóng dầu phanh Một trong các biện pháp để giảm nhiệt độ của dầu phanh là giảm diện tích tiếp xúc giữa piston với guốc phanh hoặc sử dụng các piston bằng vật liệu phi kim

+ Các thân má phanh: chỗ mà piston ép lên được chế tạo bằng thép lá

Hình 1.34 Kết cấu đĩa phanh có xẻ rãnh thông gió

a- Sơ đồ lưu thông không khí; b- Đĩa của hãng Rockwell

Định dạng
Số trang	136
Dung lượng	17,93 MB