Đề tài Thiết kế bệ thử phanh ô tô

Với tốc độ gia tăng về số lượng cũng như về chủng loại của các phương tiện giao thông đường bộ dẫn đến một nhu cầu cấp thiết là phải đặt ra một hệ thống kiểm tra an toàn cho các loại phư

LỜI NÓI ĐẦU

Sự phát triển to lớn của tất cả các ngành kính tế quốc dân đòi hỏi cần chuyên

chở khối lượng lớn hàng hoá và hành khách Tính cơ động cao, tính việt dã và khả năng hoạt động trong những điều kiện khác nhau đã tạo cho ôtô đã trở thành một trong những phương tiện chủ yếu để chuyên chở hàng hoá và hành khách.Với sự phát triển không ngừng của khoa học kỹ thuật, ngành chế tạo ôtô đã đạt được nhiều tiến bộ vượt bậc Ô tô ngày càng được cải thiện, tải trọng vận chuyển tăng lên, tốc

độ ngày càng cao, tính kinh tế và độ bền nâng cao Đi đôi với việc cải tiến mẫu

mã, nâng cao tính tiện nghi, giảm giá thành , một trong những ưu tiên hàng đầu của các nhà chế tạo ô tô là nâng cao tính an toàn cho người sử dụng Quan trọng nhất trong các hệ thống an toàn của ô tô là hệ thống phanh

Với tốc độ gia tăng về số lượng cũng như về chủng loại của các phương tiện giao thông đường bộ dẫn đến một nhu cầu cấp thiết là phải đặt ra một hệ thống kiểm tra an toàn cho các loại phương tiện cơ giới đường bộ Để đảm bảo tính chính xác, khách quan cho việc đánh giá kết quả kiểm tra này, cần thiết phải có một loạt các thiết bị kiểm tra chuyên dùng Do đó em chọn đề tài “Thiết kế bệ thử phanh ô tô”

Sau thời gian hơn ba tháng tìm hiểu nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn tận tình của Thầy T.s Nguyễn Hoàng Việt đến nay em đã hoàn thành xong đồ án tốt nghiệp được giao

Với những nhận thức còn hạn chế về nhiều mặt, đồ án này không tránh khỏi những thiếu sót, em rất mong được sự thông cảm và nhận được nhiều ý kiến đóng góp của các thầy giáo, cô giáo, các kỹ sư cũng như các bạn bè sinh viên

Đà Nẵng, ngày tháng năm 2007

Sinh viên thực hiện :

Ngô Công Tới

1 MỤC ÐÍCH Ý NGHĨA ĐỀ TÀI

Ô tô là phương tiện chủ yếu để vận chuyển hàng hóa và hành khách trên các tuyến đường bộ Việt Nam cũng như các nước khác trên thế giới

Ngày nay với sự phát triển lớn mạnh của khoa học- công nghệ và nền kinh tế cũng như sự gia tăng dân số, nên đòi hỏi số lượng cũng như tốc độ của ôtô được tăng lên, dẫn đến mật độ phương tiện giao thông ngày càng cao, vấn đề an toàn giao thông

là một trong nhưng vấn đề bức thiết và được xã hội quan tâm Việc nâng cao khả năng kiểm tra, chẩn đoán các hư hỏng đối với các phương tiện cơ giới đường bộ bắt buộc phải có các thiết bị chuyên dụng Công tác lắp ráp, bảo dưỡng, sữa chữa của ngành công nghiệp ôtô - máy kéo ngày càng được ứng dụng các tiến bộ khoa học kỹ thuật nhiều hơn, nhằm nâng cao độ chính xác cũng như sự đồng nhất về chất lượng sản phẩm

Ðể xác định chất lượng của hệ thống phanh ta có thể sử dụng hai phương pháp sau đây: phương pháp thử phanh trên đường và phương pháp thử phanh trên

bệ thử

- Ðối với phương pháp thử phanh trên đường:

Ðây là phương pháp phổ biến trong thời gian trườc đây, ở nước ta cũng có một số nơi sử dụng phương pháp này Phương pháp này có một số ưu điểm là vốn đầu tư ít, kết quả kiểm tra sát với điều kiện thực tế Tuy nhiên khi thử phanh bằng phương pháp này cần phải có một diện tích sử dụng lớn, thời gian thử kéo dài, kết quả kiểm tra phụ thuộc vào chất lượng đường sá, thời tiết, nhất là sự chủ quan của người kiểm tra Mặt khác, với tốc độ ngày càng cao thì phương pháp này gây mất

an toàn cho người lái và phương tiện, tiêu tốn nhiên liệu, rung động các chi tiết

- Ðối với phương pháp thử trên bệ thử:

Là phương pháp hiện đại có nhiều ưu điểm nổi bật:

Kết cấu nhỏ gọn thuận tiện cho việc bố trí trong các điều kiện nhà xưỡng chật hẹp

Kết quả đo có độ chính xác cao, dễ dàng cơ khí hoá, tự động hoá và lưu trữ kết quả phục vụ cho công tác thống kê và phân tích hư hỏng

Thời gian thao tác nhanh, không phụ thuộc vào điều kiện thời tiết, điều kiện

Tuy nhiên, phương pháp này còn có những nhược điểm sau:

- Ðòi hỏi vốn đầu tư ban đầu lớn

- Ðiều kiên thử không sát với kiện thực tế sử dụng xe

Qua việc phân tích đánh giá ưu, khuyết điểm của hai phương pháp thử trên Bênh cạnh sự phát triển của khoa học kỹ thuật, việc áp dụng các hệ thống quản lý chất lượng tiên tiến được ưu tiên hàng đầu Việc thử phanh trên bệ thử đảm bảo được tính đồng nhất, tính chính xác và trung thực về kết quả kiểm tra Nó đáp ứng được hầu hết các yêu cầu về kỹ thuật, kinh tế xã hội của thời đại ngày nay và nhất là

sự an toàn cho con người và phương tiện kiểm tra Với những yêu cầu thực tế như

đã nêu trên đồng thời để làm quen với việc áp dụng những kiến thức đã học vào thực tế Em chọn đề tài “Thiết kế bệ thử phanh ô tô tải trọng dưới 10 tấn trên một trục” Trong phạm vi đề tài này, dựa trên cơ sở lý thuyết đã học cộng với một số bệ thử hiện có, em tiến hành thực hiện phân tích những ưu nhược điểm của một số loại

bệ thử để nghiên cứu thiết kế một bệ thử phanh Thông qua đề tài này và với sự tận tình chỉ bảo của thầy giáo hướng dẫn là một cơ hội tốt để em củng cố vốn kiến thức

đã học và thu lượm thêm một số kiến thức quý báu cho bản thân

* Mục đích đề tài:

Là tạo ra một cơ sở lý thuyết rỏ ràng trong việc thiết kế bệ thử phanh, thông qua đó nâng cao được hiệu quả sử dụng bệ thử Tức là kết quả kiểm tra phanh được phản ánh chính xác hơn và tăng tính bền khi sử dụng bệ thử

* Ý nghĩa của đề tài:

Là tài liệu hữu ích cho những ai muốn tìm hiểu về lĩnh vực chẩn đoán tình trạng kỹ thuật ô tô bằng bệ thử Đặc biệt là tài liệu tham khảo cho những ai tự thiết

kế, chế tạo bệ thử phanh để phục vụ cho công tác kiểm tra, nghiên cứu và sữa chữa

2 TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH

2.1 GIỚI THIỆU VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ

2.1.1 Công dụng của hệ thống phanh

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ của ô tô máy kéo cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó

Ngoài ra, hệ thống phanh còn có nhiệm vụ giữ cho ô tô máy kéo đứng yên tại chỗ trên mặt đường ngang hoặc trên nền nghiêng

Như vậy, hệ thống phanh là một hệ thống đặc biệt quan trọng

- Nó cho phép ô tô chuyển động an toàn ở mọi chế độ làm việc

- Nhờ đó mà người sử dụng có thể phát huy hết khả năng động lực, nâng cao tốc độ và khai thác triệt để năng suất vận chuyển của phương tiện

2.1.2 Yêu cầu của hệ thống phanh

Hệ thống phanh phải đảm bảo các yêu cầu chính như sau:

- Luôn luôn hoạt động ổn định, độ tin cậy cao, bền vững

- Phanh êm dịu để đảm bảo tính tiện nghi và an toàn cho người sử dụng

- Luôn đảm bảo tính ổn định và điều khiển khi phanh

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

- Đảm bảo hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh ổn định trong các điều kiện khác nhau về nhiệt độ, thời tiết Khả năng thoát nhiệt tốt

- Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực điều khiển tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển phù hợp

- Để đảm bảo 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 các bánh xe (cơ cấu tỷ lệ) Không có hiện tượng tự siết khi phanh

- Để đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ô tô khi phanh, sự phân bố lực phanh giữa các bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thoả mãn các điều kiện sau:

- Lực phanh trên các bánh xe phải tỷ lệ với lực pháp tuyến lên chúng Theo nghiên cứu, hệ số tỷ lệ giữa lực phanh và trọng lượng chính bằng hệ số bám

- Sai lệch lực phanh trên các bánh xe phải và trái cùng một cầu phải nhỏ hơn

một giới hạn cho phép

- Không xảy ra hiện tượng bó cứng, trượt lê các bánh xe

Để đảm bảo các yêu cầu này, trên các ô tô hiện đại người ta sử dụng bộ điều chỉnh lực phanh và hệ thống chống hãm cứng bánh xe (ABS)

2.1.3 Các loại phanh

Nhằm đảm bảo độ tin cậy, tính an toàn chuyển động trong mọi trường hợp, hệ thống phanh được thiết kế bao gồm các loại phanh sau:

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

- Phanh dự trữ: dùng để phanh ô tô trong trường hợp phanh chính bị hỏng, thường được sử dụng các dạng bầu tích năng lượng (lò xo, khí nén )

- Phanh dừng: dùng để giữ cho ô tô đứng yên tại chỗ khi dừng xe hoặc khi không làm việc Phanh thường điều khiển bằng tay đòn nên còn gọi là phanh tay Trên một số ô tô người ta kết hợp phanh dừng và phanh dự trữ

- Phanh chậm dần: sử dụng cho các loại ô tô có tải trọng lớn hay hoạt động ở các vùng đồi dốc, dùng để khống chế tốc độ động cơ khi đổ dốc dài hoặc làm giảm tốc độ ô tô trước khi dừng hẳn Các loại phanh chậm dần thường gặp là phanh động

cơ

Các loại phanh trên có thể dùng 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

2.1.4 Phân loại hệ thống phanh

- Căn cứ theo vị trí bố trí cơ cấu phanh, phanh chia ra các loại: phanh bánh

xe, phanh truyền lực

- Căn cứ theo dạng phần tử ma sát, phanh chia ra: phanh guốc, phanh đĩa, phanh dãi

- Căn cứ theo loại dẫn động, phanh chia ra: phanh cơ khí, phanh thuỷ lực, phanh khí nén, phanh điện từ, phanh liên hợp

- Căn cứ theo phương án bố trí dòng dẫn động, phanh chia ra: phanh một dòng, phanh hai dòng độc lập, phanh hai dòng bố trí chéo

Ngoài ra, người ta còn có một số cách phân loại khác căn cứ vào loại trợ lực phanh (chân không, khí nén ), căn cứ vào phương pháp tác dụng (trực tiếp, gián tiếp ) v.v

2.2 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH

Để đánh giá chất lượng của quá trình phanh có thể dùng các chỉ tiêu sau: gia tốc chậm dần, thời gian phanh, quãng đường phanh và lực phanh

2.2.1 Tiêu chuẩn kiểm tra phanh của Việt Nam

Tiêu chuẩn 22-TCVN 224-2001 ban hành kèm theo Quyết định số

4134/2001/QĐ -GTVT ngày 05 tháng 12 năm 2001 của bộ giao thông vận tải dùng làm tiêu chuẩn kiểm tra cho phép ô tô lưu hành trên đường, nội dung phần tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh như sau: [1]

- Hiệu quả phanh chính khi thử trên đường:

Điều kiện thử: trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông ximăng bằng phẳng

và khô, hệ số bám (không nhỏ hơn 0,6)

Hiệu quả phanh được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu quãng đường phanh

Sp (m) hoặc gia tốc chậm dần Jpmax (m/s2) với chế độ thử phương tiện không tải ở

tốc độ 30km/h và được qui định như sau: (bảng 2.1)

Bảng 2.1 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 ngày 05 tháng 12 năm

2001

Chủng loại ô tô

Quãng đường phanh

Sp (m)

Gia tốc phanh

Jpmax (m/s2)

Nhóm 1: ô tô con, kể cả ô tô chuyên

dùng đến 09 chỗ ngồi (kể cả người lái) Không lớn hơn 7,2 Không nhỏ hơn 5,8 Nhóm 2 : ô tô tải có trọng lượng toàn

bộ không lớn hơn 8000kg, ô tô khách

có trên 09 chỗ ngồi (kể cả người lái)

có tổng chiều dài không lớn hơn

7,5m

Không lớn hơn 9,5 Không nhỏ hơn 5,0

Nhóm 3: ô tô hoặc đoàn ô tô có trọng

lượng toàn bộ lớn hơn 8000kg, ô tô

khách trên 09 chỗ ngồi (kể cả người

lái) có tổng chiều dài lớn hơn 7,5 m

Không lớn hơn 11 Không nhỏ hơn 4,2

Nhóm 4: mô tô 3 bánh, xe lam và

xích lô máy Không lớn hơn 8,2

Khi phanh, quỹ đạo chuyển động của ô tô không lệch quá 80 so với phương chuyển động ban đầu và không lệch khỏi hành lang 3,5 m

Hiệu quả phanh chính khi thử trên băng thử:

+ Chế độ thử: phương tiện không tải

- Tổng lực phanh không nhỏ hơn 50% trọng lượng phương tiện không tải Go đối với tất cả các loại xe

- Sai lệch trên một trục: (giữa bánh bên phải và bánh bên trái)

KSL = max 100 %

min max





p

p p

P

P P

KSL không được lớn hơn 25%

Hiệu quả phanh dừng xe (điều khiển bằng tay hoặc chân)

+ Chế độ thử : phương tiện không tải

- Dừng được ở độ dốc 20 % đối với tất cả các loại xe khi thử trên dốc hoặc tổng lực phanh không nhỏ hơn 16% trọng lượng toàn bộ phương tiện không tải khi thử trên băng thử

Tiêu chuẩn này chủ yếu sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm mục đích cho phép ô tô lưu hành trên đường nhằm đảm bảo an toàn khi chuyển động Đối với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế hay chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn, ở Việt Nam đang thử nghiệm áp dụng tiêu chuẩn về hệ thống phanh TCVN 5658-1999

2.2.2 Tiêu chuẩn của Liên Xô

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 được thể hiện ở bảng 2.2

Bảng 2.2 Giá trị tối đa của lực điều khiển và hành trình tương ứng

Phương pháp

điều khiển

Hệ thống phanh Chủng loại

ô tô

Pmax

(N)

Smax

(mm) Bằng tay đòn Phanh chân, phanh

dừng, phanh dự trữ

- Ô tô du lịch

- Ô tô tải, khách

500

700

150

180 Bằng tay đòn Phanh dự trữ và

phanh dừng

- Ô tô du lịch

- Ô tô tải, khách

400

600

160

220

Đối với hệ thống phanh chính, giá trị các chỉ tiêu đánh giá được cho tương ứng với 3 dạng thử khác nhau:

Thử 0: để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính khi các cơ cấu phanh còn nguội và thường được tiến hành cho 2 trường hợp: Động cơ được tách và không tách khỏi hệ thống truyền lực

Thử I: để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính khi các cơ cấu phanh

đã làm việc nóng lên Dạng thử này bao gồm hai giai đoạn, giai đoạn thử sơ bộ để cho các cơ cấu phanh nóng lên sau đó đến giai đoạn thử chính để xác định hiệu quả phanh

Thử II: để xác định hiệu quả của hệ thống phanh chính khi ô tô chuyển động xuống dốc dài

Các tiêu chuẩn về hiệu quả phanh chính và phanh dừng của Liên Xô được thể hiện trong: bảng 2.3 và bảng 2 4

Bảng 2.3 Tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả phanh chính

Số

TT

Chủng loại

ôtô

Tốc độ trước khi phanh V0, Km/h

Lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ(N)(≤)

Dạng thử

Quãng đường phanh.Sp(

m),()

Gia tốc chậm dần

ổn định.Jp (m/s2),()

1

Ô tô du lịch

và Micrôbuyt

với số chỗ

ngồi ≤ 8

80 500

0

I

II

43,2 54,0 57,5

7,0 5,4 5,0

Số

TT

Chủng loại

ôtô

Tốc độ trước khi phanh V0, Km/h

Lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ(N)(≤)

Dạng thử

Quãng đường phanh.Sp(

m),()

Gia tốc chậm dần

ổn định.Jp (m/s2),()

2 Ô tô buýt >

8CN và trọng

lượng toàn bộ

≤ 5 tấn

60 700

0

I

II

25,8 32,3 34,3

7,0 5,3 4,9

3

Ô tô buýt với

trọng lượng

toàn bộ > 5

tấn

60 700

0

I

II

32,1 40,1 42,7

6,0 4,5 4,1

4

Ô tô tải, trọng

lượng toàn bộ

< 3,5 tấn

70 700

0

I

II

44,8 56,0 59,6

5,5 4,1 3,8

5

Ô tô tải, trọng

lượng toàn bộ

từ 3,5 tấn đến

12 tấn

50 700

0

I

II

25,0 31,3 33,3

5,5 4,0 3,7

6

Ô tô tải, trọng

lượng toàn bộ

>12 tấn

40 700

0

I

II

17,2 21,5 22,9

5,5 4,0 3,7

7

Đoàn ô tô với

trọng lượng

toàn bộ từ 3,5

đến 12 tấn

50 700

0

I

II

26,5 33,1 35,2

5,5 4,0 3,7

8

Đoàn ô tô với

trọng lượng

toàn bộ > 12

tấn

40 700

0

I

II

18,4 23,0 24,5

5,5 3,9 3,6

Bảng 2.4 Các tiêu chuẩn đánh giá hiệu quả hệ thống phanh dự trữ

Số

TT Chủng loại ô tô

Tốc độ trước khi phanh V0,(Km/h)

Lực tác dụng lên

bộ phận điều khiển bàn đạp Pbđ,N, (≤)

Quãng đường phanh Sp(m) (  )

Gia tốc chậm dần

ổn định

Jp (m/s2) (  )

Tay đòn

Bàn đạp

1

Ô tô du lịch và

Micrôbuyt với số

chỗ ngồi 8

80 400 500 90,1 3,0

2 Ô tô buýt > 8 CN

và trọng lượng toàn

bộ ≤ 5 tấn

60 600 700 52,2 3,0

3

Ô tô buýt với trọng

lượng toàn bộ > 5

tấn

60 600 700 52,2 3,0

4

Ô tô tải, trọng

lượng toàn bộ <3,5

tấn

70 600 700 79,0 2,8

5

Ô tô tải, trọng

lượng toàn bộ từ

3,5 tấn đến 12 tấn

50 600 700 42,5 2,8

6

Ô tô tải, trọng

lượng toàn bộ

>12 tấn

40 600 700 28,4 2,8

7

Đoàn ô tô với trọng

lượng toàn bộ từ

3,5 đến 12T

50 600 700 44,0 2,8

8

Đoàn ô tô với trọng

lượng toàn bộ > 12

tấn

40 600 700 29,6 2,8