Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử

Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo hệ số bám ϕ...10 Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị thực

MỤC LỤC

PHỤ LỤC 2

1.1 Tổng quan 5

Đồ thị trên hình 1.15 đã cho thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì quãng đường phanh SP càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của vận tốc v1, đồng thời hệ số bám càng cao thì quãng đường phanh SP càng giảm .10

10 Hình 1.2 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo hệ số bám ϕ 10

Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh PP sinh ra ở bánh xe (hoặc mômen phanh MP) với thời gian t Đồ thị này được gọi là giản đồ phanh (hình 1.16) .10

10 Hình 1.3 Giản đồ phanh 10

1.3.2 Cấu trúc hệ thống phanh 18

Hình 1.6 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A 21

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 25

Hình 2.3: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái không phanh) 28

Hình 2.4: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái đạp phanh) 29

Hình 2 5: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái giữ phanh) 29

Hình 2.7: Xilanh chính và bộ trợ lực phanh 30

Hình 3.8 Biểu đồ momen 55

PHỤ LỤC

PHỤ LỤC 21.1 Tổng quan 5

Đồ thị trên hình 1.15 đã cho thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì quãng đường phanh SP càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vào bình phương của vận tốc v1, đồng thời hệ số bám càng cao thì quãng đường phanh SP càng giảm .1010

Hình 1.2 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo hệ số bám ϕ 10

Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh PP sinh ra ở bánh xe (hoặc mômen phanh MP) với thời gian t Đồ thị này được gọi là giản đồ phanh (hình 1.16) .1010

Hình 1.3 Giản đồ phanh 10

1.3.2 Cấu trúc hệ thống phanh 18

Hình 1.6 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A 21

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 25

Hình 2.3: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái không phanh) 28

Hình 2.4: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái đạp phanh) 29

Hình 2 5: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái giữ phanh) 29

Hình 2.7: Xilanh chính và bộ trợ lực phanh 30

Hình 3.8 Biểu đồ momen 55

LỜI NÓI ĐẦU

Giao thông vận tải chiếm vị trí rất quan trọng trong nền kinh tế quốc dân, đặc biệt là đối với các nước có nền kinh tế phát triển Có thể nói rằng mạng lưới giao thông vận tải là mạch máu của một quốc gia, một quốc gia muốn phát triển nhất thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải

Trong hệ thống giao thông vận tải của chúng ta nghành giao thông đường bộ đóng vai trò chủ đạo và phần lớn lượng hàng và người được vận chuyển trong nội địa bằng ôtô

Cùng với sự phát triển của khoa học kỹ thuật, nghành ôtô ngày càng phát triển hơn Khởi đầu từ những chiếc ôtô thô sơ hiện nay nghành công nghiệp ôtô đã có sự phát triển vượt bậc nhằm đáp ứng những yêu của con người Những chiếc ôtô ngày càng trở nên đẹp hơn, nhanh hơn, an toàn hơn, tiện nghi hơn…để theo kịp với xu thế của thời đại

Song song với việc phát triển nghành ôtô thì vấn đề bảo đảm an toàn cho người

và xe càng trở nên cần thiết Do đó trên ôtô hiện nay xuất hiện rất nhiều cơ cấu bảo đảm an toàn như: cơ cấu phanh, dây đai an toàn, túi khí…trong đó cơ cấu phanh đóng vai trò quan trọng nhất Cho nên khi thiết kế hệ thống phanh phải đảm bảo phanh có hiệu quả cao, an toàn ở mọi tốc độ nhất là ở tốc độ cao; để nâng cao được năng suất vận chuyển người và hàng hoá là điều rất cần thiết

Đề tài này có nhiệm vụ “Thiết kế phanh tay điều khiển điện tử” dựa trên xe tham khảo là xe ôtô con đời mới Sau một thời gian nghiên cứu thiết kế dưới sự hướng

dẫn, chỉ bảo nhiệt tình của thầy Đinh Ngọc Ân và toàn thể các thầy trong bộ môn ôtô

đã giúp em hoàn thành được đồ án của mình Mặc dù vậy cũng không tránh khỏi những thiếu sót em mong các thầy giúp em tìm ra những thiếu sót đó để đồ án của em được hoàn thiện hơn

Em xin chân thành cảm ơn thầy Đinh Ngọc Ân cùng toàn thể các thầy trong bộ

môn đã giúp em hoàn thành đồ án tốt nghiệp của mình

CHƯƠNG 1: PHANH ÔTÔ VÀ CÁC PHƯƠNG PHÁP,

HỆ THỐNG PHANH CƠ BẢN 1.1 Tổng quan

Hình 1.1 Cấu trúc hê thống phanh.

Để giảm tốc độ của một xe đang chạy và dừng xe cần thiết phải tạo ra một lực làm cho bánh xe quay chậm lại

Khi người lái đạp bàn đạp phanh, cơ cấu phanh tạo ra một lực ( phản lực với mặt đường) làm cho các bánh xe dừng lại và khắc phục lực (quán tính) đang muốn giữ cho xe tiếp tục chạy, do đó làm cho xe dừng lại Nói cách khác đi năng lượng (động

năng) của các bánh xe quay được chuyển thành nhiệt do ma sát (nhiệt năng) bằng cách tác động lên các phanh làm cho các bánh xe ngừng quay.

Người lái không những phải biết dừng xe mà còn phải biết cách cho xe dừng lại theo ý định của mình Chẳng hạn như, các phanh phải giảm tốc độ theo mức thích hợp và dừng xe tương đối ổn định trong một đoạn đường tương đối ngắn khi phanh khẩn cấp Các cơ cấu chính tạo ra chức năng dừng xe này là hệ thống phanh như bàn đạp phanh và các lốp xe

1.1.1 Công dụng của hệ thống phanh.

Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ chuyển động của ô tô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ nào đó theo yêu cầu của người lái Ngoài ra hệ thống phanh còn giữ cho ô tô dừng ở ngang dốc trong thời gian lâu dài hoặc cố định xe trong thời gian dừng xe (phah tay)

Đối với ô tô, máy kéo hệ thống phanh đóng vai trò rất quan trọng vì nó đảm bảo cho ô tô chuyển động an toàn ở tốc độ cao hoặc dừng xe trong tinh huống nguy hiểm nhờ vậy mà nâng cao được năng suất vận chuyển, tăng được tính động lực

1.1.2 Yêu cầu của hệ thống phanh

Để nâng cao hiệu quả phanh trong quá trình làm việc của hệ thống phanh thì nó phải đảm bảo các yêu cầu sau:

- Có độ tin cậy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe trong mọi trường hợp nghĩa là phải tạo ra được lực phanh lớn nhất, đồng thời cho tất cả các bánh xe

- Hoạt động êm dịu, đảm bảo sự hoạt động của ô tô khi phanh, khi phanh hệ thống phanh không gây tiếng ồn, tiếng gõ và phải có mômen phanh như nhau ở các bánh xe cùng trục của ô tô để tránh hiện tượng lệnh lực phanh

- Điều khiển nhẹ nhàng để giảm bớt cường độ lao động của người lái: cấu tạo hệ thống sao cho lực đạp phanh của người lái là nhỏ nhất, trong khi vẫn tạo được lực phanh tới các bánh xe là lớn nhất Để đảm bảo yêu cầu này hệ thống phanh

có lắp thêm bộ trợ lực (trợ lực chân không, trợ lực khí nén hoặc trợ lực thuỷ lực)

- Dẫn động phanh có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với các trường hợp nguy hiểm

- Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với mọi cường độ

- Không có hiện thượng tự xiết khi phanh và nhả phanh tức thời khi người lái thôi đạp phanh Nếu không sẽ rất nguy hiểm trong qua trình ô tô chuyển động.

- Cơ cấu phanh phải thoát nhiệt tốt: thực chất của quá trình phanh là sử dụng lực

ma sát sinh ra ở cơ cấu phanh để tạo mômen cản chuyển động quay của bánh

xe, xét về mặt năng lượng thì hệ thống phanh là biến đổi động năng của ô tô thành nhiệt năng của cơ cấu phanh Khi phanh nhiệt độ sinh ra ở cơ cấu phanh rất cao Do đó cơ cấu phanh phải có khả năng truyền nhiệt tốt

- Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe: tức là hệ dẫn động phanh phải có tỷ số truyền ổn định Tạo cảm giác yên tâm cho lái xe khi đạp phanh

- Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng

- Có khả năng phanh ô tô khi đứng trong thời gian dài

- Dễ lắp ráp, điều chỉnh, bảo dưỡng và sửa chữa

1.1.3 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh

Có bốn chỉ tiêu chính thức được dùng để đánh giá hiệu quả phanh:

- Gia tốc chậm dần khi phanh

- Thời gian phanh

- Quãng đường phanh

- Lực phanh hoặc lực phanh riêng

a Gia tốc chậm dần khi phanh

Đây là một chỉ tiêu rất quan trọng để đánh giá hiệu quả phanh ôtô.Gia tốc chậm dần càng lớn thì hiệu quả phanh càng cao

Khi phanh trên đường bằng thì lực phanh PP chiếm khoảng 98% tổng các lực cản trong quá trình phanh Do đó ta có thể coi lực phanh sẽ cân bằng với lực quán tính Mặt khác, khả năng tiếp nhận lực phanh ở các bánh xe còn phụ thuộc rất nhiều vào khả năng bám của các bánh xe với đường

Gia tốc chậm dần cực đại khi phanh được xác định theo công thức sau:

quán tính do gia tốc khối lượng quay của động cơ mà chủ yếu là của bánh đà Khi đó giá trị δ sẽ giảm xuống giá trị δ' bé hơn nhiều, JPmax sẽ tăng lên.

JPmax phụ thuộc vào hệ số bám ϕ giữa lốp với mặt đường.Giá trị hệ số bám lớn nhất ϕmax = 0,7 0,8 ÷ trên đường nhựa tốt Nếu coi δ = 1 và gia tốc trọng trường g = 10m/s2 thì gia tốc chậm dần cực đại khi phanh trên đường nhựa tốt, khô, nằm ngang có thể đạt trị số: JP max =7,0 8,0[m / s ]÷ 2

Trong quá trình phanh chậm dần, ôtô chỉ đạt gia tốc phanh chậm dần nhỏ hơn

JPmax khoảng 2 ÷ 3 lần.Phanh cấp tốc chỉ xảy ra trong những tình huống đặc biệt nguy hiểm và chỉ chiếm khoảng 5 ÷10% tổng số lần phanh

b Thời gian phanh

Thời gian phanh cũng là một trong các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả phanh cũng như chất lượng quá trình phanh.Thời gian phanh càng nhỏ tức là hiệu quả phanh càng cao

Công thức (2.1) được thể hiện dưới dạng vi phân như sau:

1 2

c Quãng đường phanh

- Quãng đường phanh lý thuyết

Quãng đường phanh SP là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá hiệu quả phanh cũng như chất lượng quá trình phanh của ôtô So với các chỉ tiêu khác thì chỉ tiêu này mang tính trực quan và thực tế nhất, giúp lái xe xử lý tốt khi phanh trên đường Chỉ tiêu này thường được đưa vào trong các tài liệu tính năng kỹ thuật của ôtô, có kèm theo giá trị vận tốc bắt đầu phanh tương ứng Quãng đường phanh càng nhỏ thì chất lượng phanh càng tốt.

Công thức tính quãng đường phanh được xác định trên cơ sở biểu thức (1.2) bằng cách nhân hai vế của biểu thức (1.2) với một lượng vi phân dS:

.dS dS dt

ϕ

= δ

.dv v.dv dS dt

1 2

Để giảm quãng đường phanhcần giảm hệ số δ, nên người lái cần cắt ly hợp rồi mới phanh

Các công thức (1.1), (1.5), (1.9) về mặt lý thuyết không phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ G của ôtô Nhưng ba công thức trên đều phụ thuộc vào hệ số bám ϕ,

mà hệ số ϕ lại phụ thuộc vào tải trọng G của ôtô Khi G tăng lên thì ϕ giảm, do đó gia tốc phanh chậm dần sẽ giảm còn thời gian phanh và quãng đường phanh sẽ tăng lên Vì vậy, thực nghiệm đã chứng minh được rằng quãng đường phanh của xe con, xe

tải và xe khách khác nhau mặc dù bắt đầu phanh ở cùng một vận tốc v1 Đồ thị trên hình 1.1 mô tả mối quan hệ đó:

Đồ thị trên hình 1.15 đã cho

thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh v1

càng cao thì quãng đường phanh SP

càng lớn vì quãng đường phanh phụ

thuộc vào bình phương của vận tốc

v1, đồng thời hệ số bám ϕ càng cao

thì quãng đường phanh SP càng giảm

Hình 1.2 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v 1 và theo hệ số bám ϕ

- Quãng đường phanh thực tế

Các công thức (1.1), (1.4), (1.8) xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh đều mang tính lý thuyết, trong điều kiện lý tưởng với các giả thiết

đã được đặt ra Khi đó, áp suất khí nén trong hệ thống được coi như đạt giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của lái xe không được kể đến Thời gian phanh thực tế không phải được tính từ khi phanh bắt đầu có hiệu quả mà phải tính từ khi người lái nhận được tín hiệu để phanh Do đó, tP và SP sẽ lớn hơn so với các giá trị tính theo các công thức (1.5), (1.9)

Để xác định quãng đường phanh

thực tế cần nghiên cứu quá trình

phanh qua các đồ thị thực

nghiệm thể hiện quan hệ giữa

lực phanh PP sinh ra ở bánh xe

(hoặc mômen phanh MP) với

thời gian t Đồ thị này được gọi

là giản đồ phanh (hình 1.16)

Hình 1.3 Giản đồ phanh

Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh

Trên giản đồ, gốc toạ độ được coi là thời điểm người lái phát hiện ra chướng ngại vật ở phía trước và nhận thức được rằng cần phải phanh xe Thời gian các giai đoạn trong quá trình phanh thực tế được xác định cụ thể gồm có:

• t1: thời gian phản xạ của người lái, tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh Thời gian này phụ thuộc vào trình độ của người lái Thời gian t1 thường nằm trong giới hạn t1 = 0,3÷ 0,8s

• t2: thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh do phải khắc phục hành trình tự

do trong hệ thống, tức là thời gian từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào tang phanh Thời gian này phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, đối với phanh khí nén t2 = 0,2÷ 0,4s

• t3: thời gian tăng lực phanh và tăng gia tốc chậm dần Thời gian này cũng phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, với phanh khí nén t3 = 0,5÷1s

• t4: thời gian phanh hoàn toàn với lực phanh cực đại PPmax và với gia tốc chậm dần cực đại JPmax Thời gian này được xác định theo công thức (1.1) Trong thời gian này lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị không đổi

• t5: thời gian nhả phanh sau khi xe dừng, lực phanh giảm dần về 0 Đối với phanh khí nén t2 = 1,5÷ 2s

Khi ôtô đã dừng hoàn toàn thì thời gian phanh t5 không ảnh hưởng đến quãng đường phanh nhỏ nhất Như vậy thời gian phanh thực tế tổng cộng kể từ lúc có tín hiệu phanh đến khi phanh dừng hẳn sẽ là:

tP = t1 + t2 + t3 + t4 (1.10)

Từ giản đồ phanh cho thấy ở thời gian t1 + t2, lực phanh và gia tốc chậm dần bằng không Lực phanh và gia tốc bắt đầu tăng lên từ thời điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t3 Cuối thời gian t3, lực phanh và gia tốc chậm dần đạt giá trị cực đại và giữ không đổi trong suốt thời gian t4.Cuối thời gian t4, gia tốc chậm dần và lực phanh bắt đầu giảm.Hết thời gian t5, lực phanh bằng không.Gia tốc chậm dần trong thời gian

t4 được gọi là gia tốc chậm dần ổn định

Tuy nhiên, giản đồ phanh trên đây đã được đơn giản hóa, còn giản đồ phanh lấy

từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng nhấp nhô

Nếu kể đến thời gian phản xạ của người lái và thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh thì quãng đường phanh thực tế được xác định như sau:

SP = S1 + S2 + S3 + S4 (1.11)

Trong đó :

S1 + S2 = v1.(t1 + t2) (1.12)

2 3

Quãng đường xe chạy trong thời gian t4 được xác định từ điều kiện cân bằng giữa công do lực phanh sinh ra với động năng của xe trong thời gian t4:

P Pmax là lực phanh ôtô trên đoạn đường S4, [N]

v 4 là vận tốc ban đầu của ôtô trên đoạn đường S4, [m/s]

d Lực phanh và lực phanh riêng

Ba chỉ tiêu quan trọng nhất đã được xem xét ở trên.Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh.Tuy nhiên chỉ tiêu này chỉ được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh ôtô trên bệ thử

Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ôtô được xác định theo công thức:

P P

K

MPr

=

(1.18)Trong đó : M P là mômen phanh của các cơ cấu phanh, [N.m]

r K là bán kính tính toán của bánh xe, [m]

Lực phanh riêng γP là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G

của ôtô Lực phanh riêng được xác định theo công thức (1.18):

P P

P G

γ =

(1.19)Lực phanh riêng đạt cực đại khi lực phanh đạt cực đại:

Ngoài ra có thể sử dụng thông số lực phanh riêng cho từng cầu xe γ γP1, P2 Các giá trị này dùng để đánh giá khả năng sử dụng trọng lượng bám ở từng cầu

Tại Việt Nam hiện nay, tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường được quy định tại tiêu chuẩn 22 TCN 224-2001: “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ” do Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải Việt Nam ban hành ngày 05/12/2001 Tiêu chuẩn này quy định thử xe ở chế độ không tải, trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng bằng phẳng và khô, được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: SP hoặc JPmax, hệ số bám ϕ không nhỏ hơn 0,6 Vận tốc bắt đầu phanh là 30[Km/h] hay là 8,33[m/s]

Bảng 1.1 Tiêu chuẩn kiểm tra hiệu quả phanh định kỳ trên đường ở Việt Nam

Loại ôtô Quãng đường phanh

SP [m]

Gia tốc phanh

JPmax [m/s2]Ôtô con, kể cả ôtô con chuyên dùng

đến 09 chỗ (kể cả người lái) Không lớn hơn 7,2 Không nhỏ hơn 5,8Ôtô tải có trọng lượng toàn bộ không

lớn hơn 8000KG, ôtô khách trên 09

chỗ (kể cả người lái) có tổng chiều

dài không lớn hơn 7,5m

Không lớn hơn 9,5 Không nhỏ hơn 5,0

Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng lượng

toàn bộ lớn hơn 8000KG, ôtô khách

trên 09 chỗ (kể cả người lái) có tổng

chiều dài lớn hơn 7,5m

Không lớn hơn 11 Không nhỏ hơn 4,2

Tiêu chuẩn trình bày ở bảng 1-1 trên được cho ứng với chế độ thử: Ô tô không tải, chạy trên đường nhựa khô, nằm ngang Vận tốc bắt đầu phanh là 30 [ Km/h ] ( 8,33 [ m/s ] )

Do yêu cầu về tốc độ ô tô ngày càng tăng, cho nên có xu hướng tăng vận tốc thử phanh để cho phép lưu hành trên đường Tuy vậy thử phanh ở tốc độ cao là rất nguy hiểm, nhất là trong điều kiện chưa cho phép có những bãi thử chuyên dùng Vì thế ở nước ta vẫn đang áp dụng tốc độ thử phanh là 30 [ Km/h ]

Số liệu cho ở bảng 1-1 chỉ sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm cho phép ô

tô lưu hành trên đường để đảm bảo an toàn chuyển động Đối với các cơ sở nghiên cứu hay thiết kế chế tạo thì cần áp dụng các tiêu chuẩn nghiêm ngặt hơn

Bảng 1.2 Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh chính

( Tiêu chuẩn của Liên Xô cũ )

Stt Chủng loại ô tô Tốc độ

trước khi phanh Vo[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/g ] (≥ )

43,254,057,5

7,05,45,0

25,832,334,3

7,05,34,9

3 Ô tô buýt với trọng

lượng toàn bộ > 5 tấn 60 700

OIII

32,140,142,7

6,04,54,1

4 Ô tô tải với trọng

lượng toàn bộ < 3,5

tấn

OIII

44,856,059,6

5,54,13,8

5 Ô tô tải với trọng

lượng toàn bộ từ 3,5

tấn ÷ 12 tấn

OIII

25,031,333,3

5,54,03,7

6 Ô tô tải với trọng

OIII

17,221,522,9

5,54,03,67

Đoàn ô tô với tải

trọng toàn bộ từ 3,5

tấn ÷ 12 tấn

OIII

26,533,135,2

5,54,03,78

Đoàn ô tô với trọng

lượng toàn bộ > 12

tấn

OIII

18,423,024,5

5,53,93,6

Bảng 1.3: Các chỉ tiêu đánh giá hiệu quả của hệ thống phanh dự trữ

( tiêu chuẩn Liên Xô cũ )

Stt Chủng loại ô tô Tốc độ

trước khi thử

Vo[Km/h]

Lực tác dụng lên bàn đạp Pbđ [ N ] (≤ )

Tay đòn

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:

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 phanh chính, khi ô tô, máy kéo chuyển động xuống dốc dài.

Khi phanh bằng phanh dự trữ hoặc bằng các hệ thống phanh khác thực hiện các chức năng của nó, gia tốc chậm dần lớn nhất cần phải đạt 3 [ m/s2 ] đối với ô tô khách

và 2,8 [ m/s2 ] đối với ô tô 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 hai chiều: đầu xe hướng xuống dốc và ngược lại - quay lên dốc) phanh dừng cần phải giữ được ô tô- máy kéo chở đầy tải và động cơ tách ra khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên trên dốc

có độ nghiêng không nhỏ hơn 25%

Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ô tô - 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 của ô tô, máy kéo thường đạt khoảng 0,6 ÷ 2,0 [ m/s2]

1.2 Các phương pháp phanh ôtô.

* Phân loại hệ thống phanh theo loại phanh.

- Phanh chân: gồm có phanh khí nén, phanh thuỷ lực, phanh thuỷ lực điều khiển khí nén, phanh điều khiển bằng hệ thống ABS (các loại phanh này sẽ được nói

rõ hơn ở các phần sau)

- Phanh tay: Hệ thống phanh tay có chức năng chính là phanh xe lại kho xe đang đỗ, nó không cho phép xe tự động di chuyển khi xe không hoạt động Khi ta kéo phanh tay thì dù xe có đỗ trên dốc cũng không lo bị trôi xuống dốc Ngày nay do công nghệ phát triển, các nhà khoa học và các hãng xe đã chế tạo ra rất nhiều chủng loại phanh tay như: phanh cơ, phanh khí nén,phanh điện Nhưng mục đích chính của phanh tay chỉ là “phanh xe lại khi xe đang đỗ”

- Phanh khẩn cấp và phanh hỗ trợ: phanh này gồm có phanh bằng động cơ và phanh khí xả

• Phương pháp phanh bằng động cơ đó là sử dụng động cơ để giảm tốc độ của xe đang chạy Nó có chức năng làm cho xe chậm dần đều Phương pháp này sử dụng nguyên lý kéo xe chậm lại bằng các là giảm ga và về số để cho động cơ quay chậm hơn tốc độ quay của bánh xe, tạo ra sức kéo cho xe chậm lại

• Phương pháp phanh khí xả sử dụng phương pháp phanh bằng cách bịt đường ống xả và ống hút của động cơ làm cho động cơ chậm dần và dẫn tới ngừng hoạt động Do động cơ hoạt động chậm dần dẫn tới dừng hoạt động nên sẽ tạo

ra sức kéo ngược ôtô đang di chuyển với quán tính lớn

• Về cơ bản nguyên lý của 2 phương pháp phanh này là đều làm cho động cơ ngừng lại đề tạo ra sức kéo ôtô làm cho ôtô chậm dần đều tới dừng lại.

1.3 Phân loại và cấu trúc các hệ thống phanh

1.3.1 Phân loại

- Phân loại theo tính chất điều khiển chia ra phanh chân và phanh tay

- Phân loại theo vị trí đặt cơ cấu phanh mà chia ra: phanh ở bánh xe và phanh ở trục chuyển động

- Phân loại theo kết cấu của cơ cấu phanh: phanh guốc, phanh đai, phanh đĩa

- Phân loại theo phương thức dẫn động có: Dẫn động phanh bằng cơ khí, chất lỏng, khí nén hoặc liên hợp

1.3.2 Cấu trúc hệ thống phanh

Nguyên lý làm việc của phanh

1 Phanh

thuỷ lực

Hệ thống phanh thuỷ lực

- Khi đạp phanh, lực đạp được truyền từ bàn đạp qua cần đẩy vào xilanh chính để đẩy piston trong xilanh Lực của áp suất thuỷ lực bên trong xilanh chính được truyền qua các đường ống dẫn dầu đến các xilanh bánh xe thực hiện quá trình phanh

- Khi nhả phanh, người lái bỏ chân khỏi bàn

đạp phanh lúc này piston xilanh chính trở lại

vị trí không làm việc và dầu từ các xilanh bánh xe theo đường ống hồi về xilanh chính vào buồng chứa, đồng thời tại các bánh xe lò

xo hồi vị kéo hai guốc phanh tách khỏi trống phanh và kết thúc quá trình phanh

Hệ thống phanh dẫn động 1 dòng

- Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì vậy trong thực tế dẫn động phanh một dòng ít được sử dụng

Hệ thống phanh dẫn động 2 dòng

- Dẫn động hai dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính có hai đường dầu độc lập đến các xilanh bánh xe Do hai dòng hoạt động độc lập nên xilanh chính phải có hai ngăn độc lập do

đó khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế

2 Phanh

khí nén

Hệ thống phanh khí nén

- Về cơ bản, hệ thống phanh thuỷ khí được hoạt động không khác gì hệ thống phanh thuỷ lực, chỉ có điều là hệ thống phanh thuỷ lực này được điều khiển bằng khí nén

- Hệ thống phanh thuỷ- khí tận dụng được các

ưu điểm của 2 hệ thống phanh thuỷ lực và khí nén Nhưng hệ thống này khá cồng kềnh, giá thành cao, khó sửa chữa nên hệ thống này rất ít được sử dụng

1.3.2.2 Hệ thống phanh tay.

Phanh tay được sử dụng khi xe đỗ, chúng khóa một cách cơ khí các bánh sau để đảm bảo cho xe đứng yên khi đỗ trên mặt đường dốc hoặc những nơi có độ ma sát giữa lốp xe và mặt đường kém.

 Các loại cần phanh tay.

1 Loại cần, 2 Loại thanh kéo, 3 Loại bàn đạp.

Hình 1.4 : Các loại cần phanh tay

 Các dạng thân phanh tay.

Hình 1.5: Cơ cấu phanh tay

Loại thân phanh trống: loại này dùng thân trống phanh để giữ lốp, được sử

dụng rộng dãi ở các xe có phanh trống

Pist

on

bộ đi

ều chỉn

h2

31

Loại phanh đĩa: loại này dùng thân phanh đĩa để giữ lốp, được sử dụng rộng

dãi ở các xe trở khách nhỏ gon có trang bị phanh đĩa

Loại phanh đỗ tách dời: loại này có một phanh đỗ kiểu trống gắn vào giữa đĩa

phanh

Kiểu phanh trung tâm: loại này kết hợp phanh đỗ kiểu trống ở giữa hộp số

dọc và trục các đăng và được sử dụng chủ yếu trên xe bus và xe tải

 Cấu tạo.

Hình 1.6 Phanh tay ôtô ZA3 – 53A.

a Kết cấu và nguyên lý hoạt động phanh tay dẫn động phanh cơ khí

Dẫn động bằng cơ khí được lắp trên trục thứ cấp hộp số

Kết cấu.

Hình 1.7 Phanh tay lắp trên trục thứ cấp hộp số

1 Nút ấn; 2 Tay điều khiển; 3 Đĩa tĩnh; 4 Chốt; 5 Lò xo;

6 Tang trống; 7 Vít điều khiển; 8 Guốc phanh.

- Đĩa tĩnh (3) của phanh được bắt chặt vào cacte hộp số Trên đĩa tĩnh lắp hai guốc phanh (8) đối xứng nhau sao cho má phanh gần sát mặt tang trống phanh (6), lắp trên trục thứ cấp của hộp số Đầu dưới của má phanh tỳ lên đầu hình côn của chốt điều chỉnh (7), đầu trên tỳ vào mặt một cụm đẩy guốc phanh gồm một chốt (4) và hai viên bi cầu Chốt đẩy guốc phanh thông qua hệ thống tay đòn được nối với tay điều khiển (2)

Nguyên lý hoạt động.

- Muốn hãm xe chỉ cần kéo tay điều khiển (2) về phía sau qua hệ thống tay đòn kéo chốt (4) ra phía sau đẩy đầu trên của guốc phanh hãm cứng trục truyền động Vị trí hãm của tay điều khiển được khóa chặt nhờ cơ cấu con cóc chèn vào vành răng của bộ khóa Muốn nhả phanh tay chỉ cần ấn ngón tay vào nút (1) để nhả cơ cấu con cóc rồi đẩy tay điều khiển (2) về phía trước Lò xo (5) sẽ kéoguốc phanh trở lại vị trí ban đầu Vít điều chỉnh (7) dùng để điều chỉnh khe

hở giữa má phanh và tang trống

b Kết cấu và nguyên lý hoạt động của phanh tay dẫn động phanh khí nén

Khi không cần sử dụng, người điều khiển mở khóa khí nén sẽ tràn vào làm tăng

áp suất trong buồng áp suất, các cơ cấu liên kết tác động theo làm cho các má phanh tách khỏi tang trống, như vậy ôtô có thể di chuyển động được

Loại phanh tang trống.

 Mâm phanh và cam tác động

- Mâm phanh được lắp chặt với vỏ hộp số, trên mâm phanh có cam tác động và guốc phanh

- Cam tác động lắp trên mâm phanh và tiếp xúc với hai đầu guốc phanh, dùng để dẫn động đẩy hai guốc phanh và má phanh thực hiện quá trình phanh

 Guốc phanh và má phanh

- Guốc phanh và má phanh được lắp trên mâm phanh nhờ hai chốt lệch tâm, lò

xo hồi vị luôn kéo hai guốc phanh rời khỏi tang trống

- Guốc phanh được làm bằng thép có mặt cắt chữ T và có bề mặt cung tròn theo cung tròn của tang trống, có khoan nhiều lỗ để lắp má phanh, trên một đầu có lỗ lắp với chốt lệch tâm, còn đầu kia tiếp xúc với côn đội và cam tác động

- Má phanh làm bằng vật liệu ma sát cao (amiăng), có cung tròn theo guốc phanh

và có nhiều lỗ để lắp với guốc phanh bằng các đinh tán

- Đinh tán làm bằng nhôm hoặc đồng

- Lò xo hồi vị để luôn giữ cho hai guốc phanh và má phanh tách khỏi tang trống

và ép gần lại nhau

 Chốt lệch tâm và cam lệch tâm

- Chốt lệch tâm dùng lắp guốc phanh, có phần lệch tâm dùng để điều chỉnh khe hởgiữa má phanh và tang trống phanh

- Cam lệch tâm lắp trên mâm phanh, dùng để điều chỉnh khe hở phía trên giữa

- Khi người lái cần kéo phanh tay, ấn nút đầu cần điều khiển (hoặc bóp tay kéo)

và kéo cần điều khiển về phía sau cảm thấy nặng và thôi ấn nút (hoặc thả tay kéo), thông qua các đòn dẫn động và cam tác động (hoặc dây kéo và thanh đẩy),đẩy hai guốc phanhvà má phanh áp sát vào tang trống tạo nên lực ma sát, làm cho tang trống và truyền động các đăng (hoặc tang trống và moayơ bánh xe) ngừng quay

- Khi thôi phanh tay người lái ấn nút đầu cần điều khiển (hoặc bóp tay kéo) và kéo cần điều khiển về vị trí ban đầu (phía trước) cơ cấu phanh tay trở về vị trí thôi phanh, lò xo hồi vị, kéo hai guốc phanh và má phanh rời khỏi tang trống

CHƯƠNG 2: HỆ THỐNG PHANH ÔTÔ 2.1 Hệ thống phanh thủy lực.

2.1.1 Cấu tạo hệ thống phanh thủy lực.

Hình 2.1:Sơ đồ nguyên lý hệ thống phanh thủy lực

Hệ thống phanh dẫn động bằng thủy lực thường dùng trên các xe du lịch và xe tải có tải trọng nhỏ và trung bình Dẫn động bằng thuỷ lực có ưu điểm là phanh êm dịu, dễ bố trí, có độ nhạy cao Tuy nhiên nó cũng có nhược điểm là tỷ số truyền của dẫn động dầu không lớn nên không thể tăng lực điều khiển trên cơ cấu phanh Trong

hệ thống phanh dẫn động bằng thuỷ lực tuỳ theo sơ đồ của mạch dẫn động mà người ta chia ra dẫn động một dòng và dẫn động hai dòng

- Dẫn động một dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính chỉ có một đường dầu duy nhất dẫn đến các xilanh bánh xe, dẫn động một dòng có kết cấu đơn giản nhưng độ an toàn không cao Vì vậy trong thực tế dẫn động phanh một dòng ít được sử dụng

- Dẫn động hai dòng nghĩa là từ đầu ra của xilanh chính có hai đường dầu độc lập đến các xilanh bánh xe.

Do hai dòng hoạt động độc lập nên xilanh chính phải có hai ngăn độc lập do đó khi một dòng bị rò rỉ thì dòng còn lại vẫn có tác dụng Vì vậy phanh hai dòng có độ an toàn cao, nên được sử dụng nhiều trong thực tế Dưới đây là các sơ đồ dẫn động thuỷ lực hai dòng thường gặp:

- Một dòng dẫn động ra hai bánh xe cầu trước, còn một dòng dẫn tới các bánh xe cầu sau

- Một dòng dẫn động cho bánh xe trước ở một phía và bánh xe sau ở phía khác, còn một dòng dẫn động cho các bánh xe chéo còn lại

Ba kiểu dẫn động trên được dùng ở các xe có yêu cầu cao về độ tin vậy và về chất lượng phanh Khi xảy ra hư hỏng một dòng thì hiệu quả phanh giảm không nhiều,

do đó đảm bảo được an toàn chuyển động

2.1.2 Trợ lực phanh

Để giảm nhẹ lực tác động của người lái trong quá trình sử dung phanh, đồng thời tăng hiệu quả sử dụng phanh trong trường hợp phanh gấp ở hệ thống phanh trang

bị thêm bộ trợ lực phanh

Trợ lực phanh có hai dạng cơ bản là trợ lực bằng chân không và trợ lực bằng thuỷ lực (trợ lực dầu)

- Bộ trợ lực chân không: hoạt động dựa vào độ chênh lệch chân không của động

cơ và của áp suất khí quyển để tạo ra một lực mạnh tỉ lệ thuận với lực ấn của bàn đạp phanh Nguồn chân không có thể lấy ở đường nạp động cơ hoặc dùng bơm chân không riêng làm việc nhờ động cơ

- Bộ trợ lực thuỷ lực dùng một bơm có môtơ để tạo ra một áp suất thuỷ lực đủ lớn để giảm lực đạp phanh cần thiết

Khi không phanh:

Hình 2.3: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái không phanh)

Khi không đạp phanh, cửa chân không mở và cửa không khí đóng Áp suất giữa hai buông A và B cân bằng nhau, lò xo hồi vị đẩy piston về bên phải, không có áp suất trên thanh đẩy

Đạp phanh

Cửa chân không(mở)

Cửa khí quyển (đóng) Buồng A

Buồng B

Cửa khí quyển (mở)

Cửa chân không(đóng)

Buồng A Buồng B

Hình 2.4: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái đạp phanh)

- Khi phanh, cần đẩy dịch sang trái làm cửa chân không đóng, cửa khí quyển mở Buồng A thông với buồng khí nạp động cơ, buồng B có áp suất bằng áp suất khí quyển Sự chênh lệch áp suất này tạo lên lực cường hoá đẩy piston và màng cao su dịch về bên trái tạo lên khả năng tăng lực đẩy cho cần xilanh chính

Giữ phanh.

Hình 2 5: Hoạt động của bộ trợ lực chân không( trạng thái giữ phanh)

- Ở trạng thái giữ phanh, cả hai cửa đều đóng, do đó áp suất ở phía phải của

màng không đổi, áp suất trong hệ thống được duy trì.

- Khi nhả phanh lò xo hồi vị đẩy piston và màng ngăn về vị trí ban đầu Trong trường hợp bộ trợ lực bị hỏng, lúc này cần đẩy sẽ làm việc như một trục liền

Do đó khi phanh người lái cần phải tác động một lực lớn hơn để thắng lực đẩy của lò xo và lực ma sát của cơ cấu

b Bộ trợ lực thuỷ lực.

Bộ trợ lực thuỷ lực gồm có xilanh chính, bộ chấp hành phanh, bình chứa, bơm, môtơ bơm và bộ tích năng

Cửa khí quyển (đóng)

Cửa chân không(đóng)

Bình chứa.

Bình tích năng.

Môtơ bơm và bơm.

Hình 2.6: Cấu tạo bộ trợ lực thuỷ lực

 Xilanh phanh chính và bộ trợ lực phanh

2.1.3 Van điều hòa lực phanh.

Quá trình phanh dẫn tới hiện tượng tăng tải trọng tác dụng lên cầu trước, giảm tải trọng ở cầu sau Sự phân bố lực phanh cần thiết phải đảm bảo mối quan hệ giữa lực phanh sinh ra ở bánh sau và lực tác dụng lên các bánh xe Thực hiên được yêu cầu này

sẽ nâng cao hiệu quả phanh, giảm mài mòn lốp, tăng khả năng điều khiển xe và nâng cao độ an toàn chuyển động Van điều hòa lực phanh là một trong các kết cấu trên xe nhằm mục đích như vậy

Hình 2.8: Van điều hòa lực phanh

Van điều hoà lực phanh được đặt giữa xilanh chính của của đường dẫn dầu phanh và xilanh phanh bánh sau Cơ cấu này tạo ra lực phanh thích hợp để rút ngắn quãng đường phanh bằng cách tiến gần tới sự phân bố lực phanh lý tưởng giữa bánh