TÌM HIỂU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG

Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiên cứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn. Ðể giải quyết vấn đề này thì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộ phận trong hệ thống phanh. Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thống phanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướng khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô. Ðó là lý do em chọn đề tài “TÌM HIỂU CẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG”

GIỚI THIỆU CHUNG

1 Tính cấp thiết của đề tài

Sản xuất ô tô trên thế giới ngày nay tăng vượt bậc, ô tô trở thành phươngtiện vận chuyển quan trọng về hành khách và hàng hoá cho các ngành kinh tếquốc dân, đồng thời đã trở thành phương tiện giao thông tư nhân ở các nước cónền kinh tế phát triển Ở nước ta, số ô tô tư nhân cũng đang phát triển cùng với

sự tăng trưởng của nền kinh tế, mật độ ô tô lưu thông trên đường ngày càng cao

Do mật độ ôtô trên đường ngày càng lớn và tốc độ chuyển động ngày càngcao cho nên vấn đề tai nạn giao thông trên đường là vấn đề cấp thiết luôn phảiquan tâm

Theo thống kê của Ủy ban An toàn giao thông quốc gia, 10 tháng đầu năm

2011, cả nước đã xảy ra 11.000 vụ tai nạn, làm chết hơn 9.200 người và bịthương hơn 8.300 người 4 năm qua, mặc dù số người chết do tai nạn giao thông

có giảm, nhưng số vụ và số người bị thương lại tăng lên rất nhiều

Theo số liệu thống kê của Bộ Giao thông Vận tải, trong 10 tháng đầunăm 2014, cả nước đã xảy ra 20.801 vụ tai nạn giao thông, làm 7.475 ngườichết, làm bị thương 19.973 người

Ðối với sinh viên ngành cơ khí giao thông việc khảo sát, thiết kế, nghiêncứu về hệ thống phanh càng có ý nghĩa thiết thực hơn Ðể giải quyết vấn đề nàythì trước hết ta cần phải hiểu rõ về nguyên lý hoạt động, kết cấu các chi tiết, bộphận trong hệ thống phanh Từ đó tạo tiền đề cho việc thiết kế, cải tiến hệ thốngphanh nhằm tăng hiệu quả phanh, tăng tính ổn định hướng và tính dẫn hướngkhi phanh, tăng độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo an toàn chuyển động

và tăng hiệu quả vận chuyển của ô tô Ðó là lý do em chọn đề tài “TÌM HIỂUCẤU TẠO VÀ NGUYÊN LÝ LÀM VIỆC CỦA HỆ THỐNG PHANH TRỢLỰC CHÂN KHÔNG”

Hiện nay, các xe thế hệ mới đã sử dụng hệ thống phanh với những tính năng ,chỉtiêu kỹ thuật cao nhằm đáp ứng các quy định ngày càng khắt khe đảm bảo an toàn chongười, hàng hóa vận chuyển và phương tiện giao thông Trên các ô tô hiện đại thườngdùng hệ thống phanh dẫn động nhiều dòng độc lập được sử dụng thay thế cho hệ thốngphanh một dòng nhằm tăng mức độ an toàn hiệu quả cho xe Cho đến nay ở nước ta cáccông trình nghiên cứu tính toán hệ thống phanh thường chỉ dừng ở giai đoạn tính toántĩnh mà chưa có các nghiên cứu đầy đủ về quá trình động học của dẫn động phanh

3 Mục đích nghiên cứu

Trong đề tài này em tập trung vào vấn đề tìm hiểu kết cấu và nguyên lý hoạtđộng của các chi tiết trong hệ thống phanh, ngoài ra em còn tìm hiểu về các nguyênnhân hư hỏng và biện pháp khắc phục các hư hỏng

Em hy vọng đề tài này như là một tài liệu chung nhất để giúp người sử dụng tựtìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc, cũng như cách khắc phục các hỏng hóc nhằm

sử dụng và bảo dưởng hệ thống phanh một cách tốt nhất để đảm bảo an toàn chongười và tài sản

4 Nhiệm vụ nghiên cứu

Nghiên cứu cấu tạo và nguyên lý hoat động của hệ thống phanh thủy lực có trợlực chân không

5 Phương pháp nghiên cứu

Với mục tiêu là xây dựng mô hình để phục vụ công tác nghiên cứu vàgiảng dạy, nên phương pháp nghiên cứu chính ở đây là phương pháp tham khảotài liệu kết hợp với phương pháp thực nghiệm, phù hợp với nhiệm vụ nghiêncứu của đề tài Dựa trên các nguồn tài liệu liên quan đến lĩnh vực nghiên cứucủa đề tài, tiến hành chọn lọc, phân tích và cơ cấu hóa, giải thích bản chất vật lýcủa các hiện tượng xảy ra trong quá trình phanh, từ đó có những phân tích đánhgiá tính hiệu quả và phạm vi ứng dụng của cơ cấu BẦU TRỢ LỰC CHÂNKHÔNG giúp người đọc nắm được một cách có cơ cấu bản chất hoạt động của

cơ cấu

6 Kết quả đạt được của đề tài

Qua đề tài em hiểu sâu thêm về cấu tạo và nguyên lý hoạt động của hệ thông phanhnói chung cũng như hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân không nói riêng Qua quátrình làm đề tài em đã tiếp thu, nâng cao nhiều kỹ năng làm việc khi chế tạo và thựchiện mô hình

7 Kết cấu của luật văn tốt nghiệp

Gồm chương:

 Giới thiệu chung

 Chương 1:Tổng quát chung về hệ thống phanh trên ô tô

 Chương 2:Tìm hiểu hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân không

 Chương 3:Thiết kế kỹ thuật của mô hình hệ thông phanh

 Kết luận

CHƯƠNG 1 GIỚI THIỆU CHUNG VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN ÔTÔ

1.1 chức năng, yêu cầu phân loại hệ thống phanh trên ô tô

1.1.1Công dụng.

Hệ thống phanh dùng để làm dừng hẳn sự chuyển dộng của Ô tô hoặclàm giảm bớt tốc độ của ôtô khi đang chuyển động, ngoài ra còn để giữ cho ôtôdừng được trên đường có độ dốc nhất định, chất lượng của hệ thống phanh cóảnh hưởng tất lớn tới tốc độ chuyển động trung bình của ôtô Hệ thống hãm ôtô

sẽ đảm bảo cho sự chuyển động an toàn của ôtô tránh được những tai nạn sảy ratrên đường

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 trườnghợp nguy hiểm

 Phanh êm dịu trong những trường hợp khác, để đảm bảo tiện nghi và antoàn cho hành khách và hàng hóa

 Giữ cho ô tô máy kéo đứng yên khi cần thiết trong thời gian không hạnchế

 Ðảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh

 Không có hiện tượng tự siết phanh khi bánh xe dịch chuyển thẳng đứng

và khi quay vòng

 Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao và ổn định trong mọiđiều kiện sử dụng

 Có khả năng thoát nhiệt tốt

 Ðiều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hayđòn điều khiển phải nhỏ

Ðể có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trường hợp,

hệ thống phanh của ô tô máy kéo bao giờ cũng có tối thiểu ba loại phanh là :

 Phanh làm việc: Phanh này là phanh chính, được sử dụng thường xuyên ởtất cả mọi chế độ chuyển động, thường được điền khiển bằng bàn đạpnên còn gọi là phanh chân

 Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô - máy kéo trong trường hợp phanhchính bị hỏng

 Phanh dừng: Còn gọi là phanh phụ, dùng để giữ ô tô - máy kéo đứng yêntại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh này thường đượcđiều khiển bằng tay nên gọi là phanh tay

 Phanh chậm dần : Trên các ô tô - máy kéo tải trọng lớn như xe tải cótrọng lượng toàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách có trọng lượng toàn lớn hơn

5 tấn hoặc xe làm việc ở vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển độngxuống các dốc dài, còn phải có phanh thứ tư là phanh chậm dần Phanhchậm dần được dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô - máy kéokhông tăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc hoặc là để giảm dần tốc

độ của ô tô - máy kéo trước khi dừng hẳn

Các loại phanh dừng trên có thể có bộ phận chung và kiêm nghiệm chứcnăng của nhau Nhưng phải có ít nhất là hai bộ điều khiển và dẫn động độclập

 Ðể có hiệu quả phanh cao thì phải yêu cầu:

 Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

 Phân phối mô men phanh trên các bánh xe phải đảm bảo tận dụngđược toàn bộ trọng lượng bám để tạo lực phanh

 Trong trường hợp cần thiết, có thể sử dụng bộ phận trợ lực haydùng dẫn động khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanhđối với các xe có trọng lượng toàn bộ lớn

 Ðể quá trình phanh được êm dịu và để người lái cảm giác điều khiểnđược đúng cường độ phanh, dẫn động phanh phải có cơ cấu đảm bảo

tỷ lệ thuận giữa lực tác dụng lên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lựcphanh tạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siết khiphanh

 Ðể đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô - máy kéo khi phanh,

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

 Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyếncủa mặt đường tác dụng lên chúng

 Lực phanh tác dụng lên bánh xe phải và trái của cùng một cầu phảibằng nhau Sai lệch cho phép không được vượt quá 15% giá trị lựcphanh lớn nhất

 Không xảy ra hiện tượng tự khóa cứng, trượt các bánh xe khi phanh

Vì khi phanh: Các bánh xe trước trượt trước thì xe sẽ bị trượt ngang,mất tính điều khiển Các bánh xe sau trượt trước xe sẽ bị quay đầu,mất tính ổn định Ngoài ra các bánh xe bị trượt sẽ gây mòn lốp, giảmhiệu quả phanh do giảm hệ số bám

 Ðể đảm bảo các yêu cầu này, trên ô tô - máy kéo hiện đại, người ta sửdụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe(Antilock Braking System _ ABS )

Yêu cầu về điều khiển nhẹ nhàng và thuận tiện được đánh giá bằng lực lớnnhất cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển và hành trình tương ứng củachúng

1.1.3 Phân loại.

a)Phân loại theo công dụng.

 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

b) Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh.

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

 Phanh dãi

hình 1.1:cơ cấu phanh

c) Phân loại thep dẫn động phanh

d) Phân loại theo khả năng điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh

theo khả năng điều chỉnh momen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệthống phanh với bộ điều hòa lực phanh

theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thốngphanh với bộ chống hãm cững bánh xe (hệ thống ABS).

1.2 Các bộ phận hệ thống phanh ô tô

Hệ thống phanh ôtô gồm có phanh chính và phanh phụ trong đó phanh chínhthường là phanh bánh xe hay còn gọi là phanh chân còn phanh phụ thường là phanhtay, phanh tay thường được bố trí ở ngay sau trục thứ cấp của hộp số hoặc bố trí ở cácbánh xe

Việc dùng cả hai phanh chính và phụ là bảo đảm cho độ an toàn ôtô khi chuyểnđộng và khi dừng hẳn,

Hệ thống phanh có 3 phần cơ bản đó là:

 cơ cấu phanh

 dẫn động phanh

 trợ lực phanh(nếu có)

1.2.1 Cơ cấu phanh :

Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp tạo ra lực cản và làm việc theo nguyên

lý ma sát, kết cấu của cơ cấu phanh bao giờ cũng có hai phần chính là : Cácphần tử ma sát và cơ cấu ép

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

Phần tử ma sát của cơ cấu phanh có thể có dạng : Trống - Guốc, Ðĩa hayDải Mỗi dạng có một đặc điểm riêng biệt

1.2.1.1 Loại trống - guốc:

Ðây là loại cơ cấu phanh được sử dụng phỗ biến nhất

Cấu tạo gồm :

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

 Cơ cấu ép : Khi phanh, cơ cấu ép do người lái điều khiển thông qua dẫnđộng, sẽ ép các bề mặt ma sát của guốc phanh tỳ chặt vào mặt trong củatrống phanh, tạo ra lực ma sát phanh bánh xe lại

Hình 1.2: Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác dụng

a Ép bằng cam b Ép bằng xylanh thủy lực

c Hai xylanh ép, guốc phanh một bậc tự do

d Hai xilanh ép, guốc phanh hai bậc tự do e Cơ cấu phanh guốccường hoá

Có rất nhiều sơ đồ để kết nối các phần tử của cơ cấu phanh Các sơ đồ này khác nhau ởchỗ:

Dạng và số lượng cơ cấu ép

Số bậc tự do của các guốc phanh

Ðặc điểm tác dụng tương hỗ giữa guốc với trống, giữa guốc với cơ cấu ép và dovậy khác nhau ở :

 Hiệu quả làm việc

 Ðặc 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

Ðể đánh giá, so sánh các sơ đồ khác nhau, ngoài các chỉ tiêu chung, người ta sửdụng ba chỉ tiêu riêng đặc trưng cho chất lượng của cơ cấu phanh là : Tính thuậnnghịch (đảo chiều), tính cân bằng và hệ số hiệu quả

 Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch là cơ cấu phanh mà giá trị mômen phanh

do nó tạo ra không phụ thuộc vào chiều quay của trống, tức là 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 tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe

 Hệ số hiệu quả là một đại lượng bằng tỷ số giữa mômen phanh tạo ra và tíchcủa lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (hay còn gọi một cách quyước là mômen của lực dẫn động)

Ngoài bốn cơ cấu phanh này, để nâng cao hiệu quả phanh cao hơn nữa, người ta còndùng các cơ cấu phanh tự cường hóa Tức là các cơ cấu phanh mà kết cấu của nó chophép lợi dụng lực ma sát giữa một má phanh và trống phanh để cường hóa, tăng lực ép

và tăng hiệu quả phanh cho má kia

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

có thể đạt đến 360% so với cơ cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômenphanh kém ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân bằng kém và làm việc không êm nên ítđược sử dụng

1.2.1.2 Loại đĩa :

Cơ cấu phanh loại đĩa thường được sử dụng trên ôtô du lịch

Phanh đĩa có các loại: Kín, hở, một đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vàvòng ma sát quay

Đĩa có thể là đĩa đặc, đĩa có xẻ các rảnh thông gió, đĩa một lớp kim loại hayghép hai kim loại khác nhau

Phanh đĩa có một loạt các ưu điểm so với cơ cấu phanh trống guốc như sau:

 Áp suất phân bố đều trên bề mặt má phanh, do đó má phanh mòn đều và ít phảiđiều chỉnh

 Bảo dưỡng đơn giản do không phải điều chỉnh khe hở

 Có khả năng làm việc với khe hở nhỏ (0,050,15)mm nên rất nhạy, giảm đượcthời gian chậm tác dụng và cho phép tăng tỷ số truyền dẫn động

 Lực ép tác dụng theo chiều trục và tự cân bằng, nên cho phép tăng giá trị củachúng để tăng hiệu quả phanh cần thiết mà không bị giới hạn bởi điều kiện biếndạng của kết cấu Vì thế phanh đĩa có kết cấu nhỏ gọn và dễ bố trí trong bánhxe

 Hiệu quả phanh không phụ thuộc chiều quay và ổn định hơn

 Điều kiện làm mát tốt hơn, nhất là đối với dạng đĩa quay

Tuy vậy phanh đĩa còn có một số nhược điểm hạn chế sự sử dụng của nó là:

 Nhạy cảm với bụi bẩn và khó làm kín

 Các đĩa phanh loại hở dễ bị ôxy hóa, bị bẩn làm các má phanh mòn nhanh

 Áp suất làm việc cao nên các má phanh dễ bị nứt xước

 Thường phải sử dụng các bộ trợ lực chân không để tăng lực dẫn động, nên khiđộng cơ không làm việc, hiệu quả phanh dẫn động thấp và khó sử dụng chúng

để kết hợp làm phanh dừng

1.2.1.3 Loại dải :

Loại phanh này chủ yếu được sử dụng trên máy kéo xích Vì nó dùngphối hợp với ly hợp chuyển hướng tạo được một kết nối rất đơn giản và gọn.Phanh dải có một số loại, khác nhau ở phương pháp nối đầu dải phanh và do đókhác nhau ở hiệu quả phanh

Phanh dải đơn giản không tự siết : Khi tác dụng lực, cả hai đầu dải phanh

được rút lên siết vào trống phanh Ưu điểm của loại này là phanh êm dịu, hiệuquả phanh không phụ thuộc chiều quay Nhược điểm là : hiệu quả phanh khôngcao.

Phanh dải đơn giản tự siết một chiều : Nhờ có một được nối cố định nên hiệuquả phanh theo chiều tự siết cao hơn chiều ngược lại tới gần sáu lần Tuy vậykhi phanh thường dễ bị giật, không êm

Phanh dải loại kép : Là loại mà bất kỳ trống phanh quay theo chiều nàothì hiệu quả phanh của nó cũng không đổi và luôn luôn có một nhánh tự siết

1.2.2 Dẫn động phanh

Dẫn động phanh là một hệ thống dùng để điều khiển cơ cấu phanh

Dẫn động phanh thường dùng hiện nay có ba loại chính :

 cơ khí

 chất lỏng thủy lực

 khí nén

Nhưng dẫn động cơ khí thường chỉ dùng cho phanh dừng vì hiệu suất thấp

và khó đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe Nên đối với hệ thống phanh làmviệc của ô tô được sử dụng chủ yếu hai loại dẫn động là :

 thủy lực

 khí nén

Lực tác động lên bàn đạp phanh hoặc đòn điều khiển phanh cũng như hànhtrình bàn đạp và đòn điều khiển phanh phụ thuộc ở momen phanh cần sinh ra vàcác thông số dẫn động phanh

1.2.2.1 Dẫn động thủy lực

Dẫn động phanh bằng thủy lực được dùng nhiều cho xe ô tô du lịch, ô tôvận tải có tải trọng nhỏ và cực lớn, gồm các cụm chủ yếu sau: xylanh phanh

Dẫn động phanh thủy lực có những ưu điểm là :

 Ðộ nhạy lớn, thời gian chậm tác dụng nhỏ

 Luôn luôn đảm bảo phanh đồng thời các bánh xe vì áp suất trong dòngdẫn động chỉ bắt đầu tăng khi tất cả má phanh đã ép vào trống phanh

 Hiệu suất cao

 Kết cấu đơn giản, kích thước nhỏ, giá thành thấp

 Có khả năng sử dụng trên nhiều loại xe khác nhau mà chỉ cần thay đổi cơcấu phanh

Nhược điểm của dẫn động thủy lực :

 Yêu cầu độ kín khít cao Khi có một chỗ nào bị rò rỉ thì cả dòng dẫn độngkhông làm việc được

 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp lớn nên thường sử dụng các bộ phậntrợ lực để giảm lực bàn đạp, làm cho kết cấu thêm phức tạp

 Sự dao động áp suất của chất lỏng có thể làm cho các đường ống bị rungđộng và mômen phanh không ổn định

 Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp và độ nhớt tăng

Các loại sơ đồ phân dòng dẫn động :

Theo hình thức dẫn động phanh thủy lực có thể chia làm hai loại :

 Truyền động phanh một dòng :

Truyền động phanh một dòng được sử dụng rộng rãi trên một số ô tô trước đây

vì kết cấu của nó đơn giản

 Truyền động phanh nhiều dòng :

Dẫn động hệ thống phanh làm việc nhằm mục đích tăng độ tin cậy, cần phải có

ít nhất hai dòng dẫn động độc lập có cơ cấu điều khiển chung là bàn đạp phanh

Trong trường hợp một dòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn phanh được ô tô máy kéo với một hiệu quả phanh nào đó

-Hiện nay phỗ biến nhất là các dẫn động hai dòng với sơ đồ phân dòng trên hình2.1

Hình 1.4 : Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực.

Mỗi sơ đồ đều có các ưu nhược điểm riêng Vì vậy, khi chọn sơ đồ phân dòng phải tínhtoán kỹ dựa vào ba yếu tố chính :

 Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng

 Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

 Dẫn động tác động trực tiếp : Cơ cấu phanh được điều khiển trực tiếp chỉ bằnglực tác dụng người lái.

 Dẫn động tác động gián tiếp : Cơ cấu phanh được dẫn động một phần nhờ lựcngười lái, một phần nhờ các bộ trợ lực lắp song song với bàn đạp

 Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng : lực tác dụng lên cơ cấu phanh là áplực của chất lỏng cung cấp từ bơm và các bộ tích năng thủy lực

1.2.2.1.1.Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp.

Sơ đồ và nguyên lý làm việc : (hình 1.5)

Hình 1.5: Dẫn động phanh thuỷ lực tác động trực tiếp.

1,8 - Xylanh bánh xe 3,4 - Piston trong xylanh chính

2,7 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe 5 - Bàn đạp phanh 6 - Xylanh chínhNguyên lý làm việc :

Khi người lái tác dụng lên bàn đạp phanh 5, piston 4 trong xylanh chính 6 sẽdịch chuyển, áp suất trong khoang A tăng lên đẩy piston 3 dịch chuyển sang trái Do đó

áp suất trong khoang B cũng tăng lên theo Chất lỏng bị ép đồng thời theo các ống 2 và

7 đi đến các xylanh bánh xe 1 và 8 để thực hiện quá trình phanh

Khi người lái nhả bàn đạp phanh 5 thì dưới tác dụng của các lò xo hồi vị, các pistontrong xylanh của bánh xe 1 và 8 sẽ ép dầu trở về xylanh chính 6, kết thúc một lầnphanh

Sơ đồ và nguyên lý làm việc : (hình 1.7)

Hình 1.7 : Dẫn động phanh thuỷ lực trợ lực khí nén

1 - Bàn đạp 2 - Ðòn đẩy 3 - Cụm van khí nén 4 - Bình chứa khí nén

5 - Xylanh lực 6 - Xylanh chính 7 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe

8 - Xylanh bánh xe 9 - Ðường ống dẫn dầu đến xylanh bánh xe 10 - Xylanh bánh xeNguyên lý làm việc :

Bộ trợ lực gồm cụm van khí nén 3 nối với bình chứa khí nén 4 và xylanh lực 5.Trong cụm van 3 có các bộ phận sau :

Cơ cấu tỷ lệ : đảm bảo sự tỷ lệ giữa lực đạp và lực phanh

Van nạp : cho khí nén từ bình chứa đi vào khi đạp phanh

Van xả : cho khí nén trong dòng dẫn động thoát ra ngoài khí quyển khi nhả phanh

Khi tác dụng lên bàn đạp 1, qua đòn 2, lực sẽ truyền đồng thời lên các cần củaxylanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển : Mở đường nối khoang A củaxylanh lực với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ bình chứa 4 sẽ đi vào khoang A tác

dụng lên piston của xylanh trợ lực, hỗ trợ cho người lái ép các piston trong xylanhchính 6 dịch chuyển đưa dầu đến các xylanh bánh xe Khi đi vào khoang A, khí nénđồng thời đi vào khoang phía sau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyểnlùi sang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì van dừng lại ở vị trí cân bằngmới, đồng thời đóng luôn đường khí nén từ bình chứa đến khoang A duy trí một ápsuất không đổi trong hệ thống, tương ứng với lực tác dụng và dịch chuyển của bàn đạp.Nếu muốn tăng áp suất lên nữa thì phải tăng lực đạp để đẩy van sang phải, mở đườngcho khí nén tiếp tục đi vào Như vậy cụm van 3 đảm bảo được sự tỷ lệ giữa lực tácdụng, chuyển vị của bàn đạp và lực phanh.

1.2.2.1.3.Dẫn động thủy lực trợ lực dùng bơm và các bộ tích năng.

Bơm thủy lực : Là nguồn cung cấp chất lỏng cao áp cho dẫn động Trong dẫn động phanh chỉ dùng loại bơm thể tích, như : bánh răng, cánh gạt, piston hướng trục Bơm thủy lực cho tăng áp suất làm việc, cho phép tăng độ nhạy, giảm kích thước và khối lượng của hệ thống Nhưng đồng thời, yêu cầu về làm kín về chất lượng đường ống cũng cao hơn

Bộ tích năng thủy lực : Ðể đảm bảo áp suất làm việc cần thiết của hệ thống trong trường hợp lưu lượng tăng nhanh ở chế độ phanh ngặt, bên cạnh bơm thủy lực cần phải có các bộ tích năng có nhiệm vụ : tích trữ năng lượng khi hệ thống không làm việc và giải phóng nó cung cấp chất lỏng cao áp cho hệ thống khi cần thiết

Sơ đồ và nguyên lý làm việc (hình 2.8)

Hình 1.8: Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm và các tích năng.

1 - Bàn đạp 2 - Xylanh chính 3 - Van phanh 4 - Van phanh

5 - Xylanh bánh xe 6 - Xylanh bánh xe 7 - Bộ tích năng

8 - Bộ điều chỉnh tự động kiểu áp suất rơle 9 - Bộ tích năng

10 – Van an toàn 11 - Bơm

7 và 9, đi đến các xylanh bánh xe 5 và 6 Lực đạp càng lớn, áp suất trong các xylanh 5 và 6 càng cao Bộ điều chỉnh tự động áp suất kiểu rơle 8 dùng để giảm tải cho bơm 11 khi áp suất trong các bình tích năng 7 và 9 đã đạt giá trị giới hạn trên, van an toàn 10 có tác dụng bảo vệ cho hệ thống khỏi bị quá tải.

1.2.2.2 Dẫn động khí nén

Dẫn động phanh bằng khí nén được dùng nhiều ở ô tô vận tải có tải trọng

cỡ trung bình và lớn, gồm các cụm chủ yếu như : máy nén khí, van điều chỉnh

áp suất, bình chứa, van phân phối, bầu phanh

Ưu nhược điểm :

Ưu điểm :

 Ðiều khiển nhẹ nhàng, lực điều khiển nhỏ

 Làm việc tin cậy hơn dẫn động thủy lực (khi có rò rỉ nhỏ, hệ thống vẫn

có thể làm việc được, tuy hiệu quả phanh giảm)

 Dễ phối hợp với các dẫn động và cơ cấu sử dụng khí nén khác nhau,như : phanh rơ moóc, đóng mở cửa xe, hệ thống treo khí nén,

 Dễ cơ khí hóa, tự động hóa quá trình điều khiển dẫn động

Nhược điểm :

 Ðộ nhạy thấp thời gian chậm tác dụng lớn

 Do bị hạn chế bởi điều kiện rò rỉ, áp suất làm việc của khí nén thấp hơncủa chất lỏng trong dẫn động thủy lực tới (10-15) lần Nên kích thước vàkhối lượng của dẫn động lớn

 Số lượng các cụm và chi tiết nhiều

 Kết cấu phức tạp và giá thành cao hơn

Sơ đồ dẫn động chính :

Dẫn động phanh trên ôtô đơn

Sơ đồ và nguyên lý làm việc :(Hình 1.9).

Hình.1.9: Sơ đồ dẫn động ôtô đơn không kéo moóc

1 - Máy nén khí 2 - Van an toàn 3- Bộ điều chỉnh áp suất

4 - Bộ lắng lọc và tách ẩm 5 - Van bảo vệ kép 6,10 - Các bình chứa khí nén7,9 - Các bầu phanh xe kéo 8 - Tổng van phân phối

Nguyên lý làm việc :

Không khí nén dược nén từ máy nén 1 qua bộ điều chỉnh áp suất 3, bộlắng lọc và tách ẩm 4 và van bảo vệ kép 5 vào các bình chứa 6 và 10 Van antoàn 2 có nhiệm vụ bảo vệ hệ thống khi bộ điều điều chỉnh áp suất 3 có sự cố.Các bộ phận nói trên hợp thành phần cung cấp (phần nguồn) của dẫn động

Từ bình chứa không khí nén đi đến các khoang của van phân phối 8 Ởtrạng thái nhả phanh, van 8 đóng đường không khí nén từ bình chứa đến các bầuphanh và mở thông các bầu phanh với khí quyển

Khi phanh : Người lái tác dụng lên bàn đạp, van 8 làm việc : Cắt đườngthông các bầu phanh với khí quyển và mở đường cho khí nén đi đến các bầu phanh

7 và 9, tác dụng lên cơ cấu ép, ép các guốc phanh ra tỳ sát trống phanh, phanh cácbánh lái xe lại

CHƯƠNG 2:TÌM HIỀU HỆ THỐNG PHANH THỦY LỰC TRỢ LỰC CHÂN KHÔNG.

Hệ thống phanh thủy lực trợ lực bao gồm các bộ phận chính sau:

 Cơ cấu phanh

 Xylanh chính

 Bầu trợ lực chân không

 Bơm chân không

 Bộ điều hòa lực phanh

2.1 Cấu phanh tang trống

2.1.1 Nhiệm vụ, cấu tạo, hoạt động của các bộ phận chính phanh tang trống

Hình 2-1 Cơ cấu phanh tang trống

Phanh tang trống hay còn gọi là phanh guốc là loại phanh sử dụng má phanh ápvào mặt của guốc phanh mà khi tác động lực sẽ ép vào mặt trong của trốngphanh, bộ phận thanh được liên kết với bánh xe.

Hìn 2-2 Cấu tạo phanh tang trống

Hình 2-3 Lắp ráp phanh tang trống

2.1.1.1 Trống phanh :

Nhiệm vụ:

Trống phanh có nhiệm vụ tương đối đơn giản, là mặt quay để guốc phanh cọ xátvào Khi làm nhiệm vụ này, trống phanh phải có bề mặt cứng (chịu được sự màimòn) phải độ bền vật lý để không bị biến dạng và hoạt động như một bộ phận tiêunhiệt

Cấu tạo:

Hầu hết các trống phanh chế tạo bằng gang xám đầu cứng chống mài mòn khátốt, một phần là do hàm lượng carbon cao có trong gang xám Cho đến khi tínhchống mài mòn và độ bền quan tâm thì gang là một vật liệu làm trống phanh lýtưởng Tuy nhiên gang có một số nhược điểm, nó khá nặng và có thể nứt hay vỡmột cách dễ dàng

Vì vậy nhiều trống phanh được chế tạo từ những hợp phần : với phần ở giữabằng thép dập, phần vành và bề mặt ma sát bằng gang Gang sẽ cung cấp độ bền

để chống sự biến dạng và sự loe miệng, đặc biệt là khi nó được tăng cường độcứng thẳng vững bằng các gân hay các cánh

Hình 2-4 Trống phanh

Bộ phận tiêu nhiệt : là cùng diện tích có thể hấp thụ nhiệt lượng Khi phanh đượctác dụng nhiệt được tạo ra từ bề mặt cọ xát giữa guốc phanh Lượng nhiệt sẽ làm tăngnhiệt độ của hai bề mặt này hoặc sẽ truyền nhiệt đến cùng diện tích nguội bằng sựdẫn nhiệt Bất cứ nhiệt năng nào không được truyền dẫn đi sẽ làm tăng nhiệt độ.Gang có thể hấp thụ ở mức khoảng 10F trên BTU trên pound Nói cách khá nhiệt độtăng 100 F khi 1 pound gang hấp thụ nhiệt lượng 1BTU

Khi phanh được tác dụng từ mặt ma sát bên trong của trống phanh thường màimòn rất ít, nhưng các bụi bẩn hoặc mạ kim loại dính trên bề phanh, hoặc do sự tiếpxúc của ….sẽ làm cho trống thắng mài mòn rất nhanh Khi sử dụng trống phanh cóích thước quá lớn làm cho nhiệt độ cao hơn, vì sự tiêu nhiệt giảm

Hoạt động:

Trống phanh quay cùng bánh xe khi phanh được tác dụng thì bề mặt của guốcphanh sẽ tác dụng lên bề mặt trong của trống phanh làm cho trống phanh dừng quay,khi đó bánh xe được dừng lại

Hình 2-5 Guốc phanh

Hầu hết các guốc phanh của ôtô được chế tạo từ hai miếng thép dập Vành guốcđược làm cong để phù hợp với độ cong của trống phanh và hẹp hơn chiều rộng bềmặt trong của trống phanh một chút, vành guốc tạo bề mặt để gắn bố phanh Gâncủa guốc được hàn với vành guốc tăng độ cứng cho vành guốc và là nơi đặt chốtđịnh vị, có cơ cấu tác dụng phanh, lò xo trả về và lò xo giữ guốc, cơ cấu phanhđậu xe và cơ cấu điều chỉnh, vành guốc phanh thường có một loạt mấu cong ở bêncạnh nơi guốc phanh tựa vào mâm phanh Những mấu cong này nâng cao chấtlượng tiếp xúc chịu lực của guốc phanh trượt ở mâm phanh trong khi tác độngphanh vào đầu các guốc phanh Các guốc phanh cũng được chế tạo từ khuôn đúc.Guốc phanh loại này có có trọng lượng nhẹ hơn và tản nhiệt tốt hơn guốcbằng thép, chúng cũng có xu hướng yếu hơn, đặc biệt là khi nóng Đầu tác dụngcủa guốc phanh, trong lúc đó đầu tựa và chốt định vị được gọi là gót của guốcphanh Mũi và gót của gót của guốc phanh không tự động rất dễ xác định Gót gânvới chốt mũi tựa vào piston xylanh bánh xe.

Hoạt động:

khi ta tác dụng một lực lên xylanh chính, xylanh chính ép dầu tới các xylanhbánh xe làm xylanh bánh xe làm việc đẩy piston sang hai bên và làm cho hai guốcphanh chuyển động ép sát vào trống phanh, vì vậy dừng được xe Khi khôngphanh thì có lò xo hồi guốc kéo ép hai guốc phanh lại và xylanh bánh xe bị đẩyvào trong Nó bị đẩy vào đến điểm cần chạm vào piston Nên ngăn cản việc gây ratiếng ồn khác thường từ hệ thống phanh

2.1.1.3 Mâm phanh

Nhiệm vụ:

Mâm phanh được thiết kế, chế tạo để gắn cụm phanh

Cấu tạo:

Mâm phanh được gắn bằng bulông vào trục sau hoặc khớp lái ở bánh trước nóthường lắp chốt định vị guốc và truyền mômem phanh từ chốt định vị đến trục bánh

xe hay khớp lái Hầu hết các mâm phanh có gờ hoặc bề mặt phẳng để các mấu congcủa guốc phanh tựa vào Các gờ phẳng này đỡ guốc phanh nằm đúng vị trí vuông gócvới bề mặt tang trống Cùng với chốt định vị guốc phanh chung đảm bảo cho sự chínhxác giữa guốc phanh và trống phanh

Trên mâm phanh cũng có các lỗ, vấu để gắn xilanh bánh xe lò xo giữ guốc vàcáp thắng đậu xe

Vật liệu chế tạo : Mâm phanh thường được chế tạo bằng thép

Thân xylanh thường được chế tạo bởi bệ gá có một vùng chừa dài ra gắn xuyênqua mâm phanh.trong khi tác dụng thắng có rất nhiều lực cắt và lực tác dụng nganggiữa xylanh bánh xe và mâm phanh Vùng chia ra ở bệ gá đảm bảo cho xylanh cốđịnh với mâm phanh

Hình 2-6 xylanh bánh xeHầu hết các xylanh phanh được gắn chặt vào mâm phanh nhờ các bulonghoặc vít.Piston của xylanh bánh xe được chế tạo từ nhôm đúc được oxide hóaanodi bằng gang hoặc nhựa và được tạo dáng và gắn đầu nối guốc phanh hoặcđẩy guốc phanh hoặc ván tựa của guốc phanh.

Đệm kín xylanh bánh xe, áp lực bên trong ép các cạnh mép của đệm kíntựa vào thành xylanh đảm bảo sự làm kín Đệm kín của xylanh bánh xe ưu điểm

là ít mài mòn hơn là đệm của xylanh chính, áp lực dịch chuyển đệm và pistoncách xa cạnh mép của đệm kín và không hướng về cạnh của đệm Khi áp suấtlực phanh trở nên đủ lớn để ghìm chặt cạnh mép của đệm vào nòng xylanh thìđệm kín không cần dịch chuyển xa thêm

Hầu hết các đệm kín có cạnh mép dầy hơn vùng bên trong Khi áp suấtthủy lực trở lên rất cao, các cạnh mép dầy hơn có thể dãn ra cho phép sự dịchchuyển của đệm nhiều hơn mà không khí có sự trượt của cạnh mép đệm kín.Đệm kín loại mối bằng cao su nhân tạo có thể dễ dàng bị hư hỏng nếu cạnh mépcủa đệm bị cắt hoặc bị đứt rách do sai phạm trong khi lắp ráp hoặc bề mặt thànhxylanh thô ráp Trong quá trình phanh gấp khe hở ở giữa piston và nòng xylanhtrở nên quan trọng Khe hở quá mức sẽ tạo ra một khoảng trống đủ lớn để cho áp

xảy ra phanh sẽ bị kẹt do piston không trả về gót của vòng đệm bị mòn hoặc bịtróc rỗ.

Lò xo thực hiện một công việc đơn giản đẩy đệm đi ra để các chi tiết liênquan giữa chúng luôn tiếp xúc với guốc phanh Đa số lò xo đều có một cặp vòngđệm kín duy trì một áp lực nhỏ cạnh méo của đệm và lòng xylanh Điều này giúpngăn cản không khí đi vào hệ thống khi không có áp suất thủy lực tác dụng vàođệm, ở hai đầu của xylanh được bao kín bằng hai chụp che bụi, chụp che bụi nàyngăn cản chất bẩn đi vào lòng xylanh Tình trạng như vậy có thể làm cho piston

bị kẹt Đa số các che bụi ở bên ngoài chúng được lắp vào rãnh cắt ở đầu nòngxylanh và được giữ chặt bằng vòng kim loại bên trong

Vít xả gió được lắp vào đường dẫn ở giữa đỉnh của lòng xylanh Thực ra

nó là một cái van, đầu côn được tôi cứng của vít lắp chặt vào bệ còn để đóngchặt đường dẫn nòng Khi vít được nới lỏng ra không khí và dung dịch có thểchảy qua bệ và xuyên qua đường dẫn trong vít, cho phép không khí xả ra khỏixylanh Vít xả gió thường được đóng chặt để giữ dung dịch dầu trong xylanh

Nhiều vít có chụp bằng nhựa hay cao su để giữ bụi,nước hoặc muốikhoáng không vào đường dẫn của vít xả gió làm nghẹt vít

Hoạt động:

Xylanh bánh xe là những piston đầu ra đối với hệ thống thủy lực áp suấttạo ra ở xylanh chính sẽ đẩy đệm hình chén trong xylanh bánh xe để sinh ra lực

F tác dụng vào guốc phanh Độ lớn của lực được xác định bằng cách nhân trị số

áp suất thủy lực với diện tích của đệm kín hoặc tiết diện piston bánh xe Đườngkính của hiểu xylanh bánh xe được biểu thị bằng số ghi trên thân xylanh ở mặttrong của đệm kín hoặc tiết diện piston bánh xe

2.1.2.5 Cơ cấu điều chỉnh guốc phanh:

Nhiện vụ :

Giữ cho má phanh phải tương đối sát với bề mặt trống phanh các guốc phanhphải được điều chỉnh theo chu kỳ.

2.1.1.6 Lò xo phanh

Nhiệm vụ

Các lò xo gắn thêm thường được dùng để vận hành cơ cấu tự điều chỉnh

và chốnh trạng thái chùng lỏng của hệ thống phanh tay,

Lò xo trả về của guốc phanh có nhiệm vụ rất then chốt, đặc biệt ở loại phanh trợđộng

2.1.2 Nguyên lý hoạt động của cơ cấu phanh tang trống

Khi người lái đạp bàn đạp thông qua các bộ phận của dẫn động phanhlàm tăng áp suất dầu trong các đường ống dầu và xylanh của bánh xe, đẩy cácpiston và guốc phanh, má phanh áp sát vào tang trống tạo nên lực ma sát , làmcho tang trống và moayo bánh xe giảm dần tốc độ quay hoặc dừng lại theo yêucầu của người lái

Khi người lái rời chân khỏi bàn đạp phanh, áp suất trong hệ thống dầu phanhgiảm nhanh nhờ lò xo hồi vị, các guốc phanh, má phanh rời tang trống

Hình 3-8 hoạt động của phanh tang trống

2.2 Cơ cấu phanh đĩa

Ngày nay, cơ cấu phanh đĩa đã được sử dụng rất phổ biến trên ôtô du lịch hạngsang và nhiều loại xe khác vốn dĩ vì phanh đĩa có nhiều ưu điểm

+ Áp suất trên bề mặt ma sát của má phanh phân bố đều

+ Đơn giản, gọn nhẹ, ổn định khi phanh

+ Lực phanh bằng nhau trên hai cụm phanh ở cùng một trục nên không gây đâmlệch xe khi phanh

Hình 2-9 cấu tạo của phanh đĩa

2.2.1 Phân loại phanh đĩa

Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động

Hình 3-9 phân loại phanh đĩa

a Sơ đồ cơ cấu có giá xylanh cố định ;

b Sơ đồ cơ cấu có giá xylanh di động

- Do cơ cấu bố trí một xylanh công tác nên chỉ có một dòng dầu thủy lực đượcđưa vào xylanh.Từ đó tạo điều kiện thuận lợi cho dòng không khí luồn vào làm mátđĩa phanh và má phanh tránh hiện tượng sôi dầu khi phanh liên tục.

- Kết cấu đơn giản, giảm giá thành các cụm chi tiết cơ cấu phanh

- Không gian rộng để bố trí cho các cơ cấu khác

+ Nhược điểm:

Hai má phanh không mòn đều vì lực ép do dầu thủy lực tạo ra ở piston chỉ tác độngvào một bên má

2.2.2 Nhiệm vụ, cấu tạo ,Nguyên lý làm việc của các bộ phận của phanh đĩa

Hình 2-10 Cấu tạo phanh đĩa

2.2.2.1 Đĩa phanh

Cũng giống như trống phanh, đĩa phanh hay còn gọi là đĩa tạo ra bề mặt masát với bố thắng được làm bằng thép đúc.Trong một số trường hợp đĩa phanh đúcliền với may-ơ của bánh xe như một chi tiết Thường thì chúng là hai bộ phận rời

nhau để khi cần thiết có thể thay thế riêng từng bộ phận Đôi khí đĩa phanh đượcchế tạo gồm hai phần có bề mặt ma sát làm bằng thép đúc và phần giữa làm bằngthép dập mỏng hơn.

Có hai loại đĩa phanh dùng trên xe chở khách loại đặc và loại có rãnh thông gióhay làm mát nằm giữa hai bế mặt ma sát của đĩa phanh những cánh này sẽ thổi gió

từ bên trong ra ngoài thông qua đĩa phanh Nhờ đó mà đĩa phanh làm việc mát hơnloại đĩa đặc Nếu lắp sai hiệu quả là mát giảm đáng kể và có thể gây ra quá nhiệtcho ca-líp và má phanh

Giống như phanh trống các đĩa phanh có ghi kích thước loại má phanh trên đĩaphanh khi đĩa phanh có bề dày nhỏ hơn kích thước này cần phải thay thế Đĩaphanh quá mỏng khả năng tỏa nhiệt kém nên nhiệt độ làm việc sẽ tăng các máphanh làm việc ở nhiệt độ cao sẽ mòn nhanh biến chất và nhiệt độ cao sẽ làm sôidầu phanh Ngoài ra đĩa phanh quá nóng làm cho đĩa phanh bị đảo và độ dày thayđổi Đĩa phanh bị đảo là tình trạng các bề mặt ma sát của đĩa phanh lắc ngang vađập vào má phanh làm cho má phanh vị dội ngược Độ dày của đĩa phanh thay đổi

là các phần trên bề mặt đĩa phanh bị mòn khác nhau tạo ra xung động trên bàn đạpphanh Sự thay đổi độ dày của đĩa phanh có thể là hậu quả của việc xiết đai ốc định

vị bánh xe quá chặt hoặc không đều