KẾT CẤU TÍNH TOÁN HỆ THỐNG PHANH

1 hệ thống phanh 1.1 Công dụng, yêu cầu, phân loại 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ ôtô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết - Ngoài ra, hệ thống phanh có nhiệm vụ giữ cho ôtô máy kéo đứng yên chỗ mặt dốc nghiêng hay mặt đờng ngang Với công dụng nh vậy, hệ thống phanh hệ thống đặc biệt quan trọng: - Nó đảm bảo cho ôtô máy kéo chuyển động an toàn chế độ làm việc - Nhờ phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ suất vận chuyển xe máy 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy; - Có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cờng độ lớn trờng hợp nguy hiểm; - Phanh êm dịu trờng hợp khác, để đảm bảo tiện nghi an toàn cho hành khách hàng hóa; - Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên cần thiết, thời gian không hạn chế; - Đảm bảo tính ổn định điều khiển ôtô máy kéo phanh; - Không có tợng tự phanh bánh xe dịch chuyển thẳng đứng quay vòng; - Hệ số ma sát má phanh với trống phanh cao ổn định điều kiện sử dụng; - Có khả 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 trờng hợp, hệ thống phanh ôtô máy kéo phải có tối thiểu ba loại phanh, là: Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt - Phanh làm việc: phanh phanh chính, đợc sử dụng thờng xuyên tất chế độ chuyển động, thờng đọc điều khiển bàn đạp nên gọi phanh chân - Phanh dự trữ: Dùng để phanh ôtô máy kéo trờng hợp phanh hỏng - Phanh dừng: Còn gọi phanh phụ Dùng để giữ cho ôtô máy kéo đứng yên chỗ dừng xe không làm việc Phanh thờng đợc điều khiển tay đòn nên gọi phanh tay - Phanh chậm dần: Trên ôtô máy kéo tải trọng lớn (nh: xe tải, trọng lợng toàn lớn 12 tấn; xe khách - lớn tấn) làm việc vùng đồi núi, thờng xuyên phải chuyển động xuống dốc dài, phải có loại phanh thứ t phanh chậm dần, dùng để: - Phanh liên tục, giữ cho tốc độ ôtô máy kéo không tăng giới hạn cho phép xuống dốc; - Để giảm dần tốc độ ôtô máy kéo trớc dừng hẳn Các loại phanh có phận chung kiêm nhiệm chức Nhng chúng phải có hai phận điều khiển dẫn động độc lập Ngoài ra, để tăng thêm độ tin cậy, hệ thống phanh đợc phân thành dòng độc lập để dòng bị hỏng dòng lại làm việc bình thờng Để có hiệu phanh cao: - Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn - Phân phối mô men phanh bánh xe phải đảm bảo tận dụng đợc toàn trọng lợng bám để tạo lực phanh Muốn vậy, lực phanh bánh xe phải tỷ lệ thuận với phản lực pháp tuyến đờng tác dụng lên chúng - Trong trờng hợp cần thiết, sử dụng trợ lực hay dùng dẫn động khí nén bơm thủy lực để tăng hiệu phanh xe có trọng lợng toàn lớn Để đánh giá hiệu phanh ngời ta sử dụng hai tiêu chính, là: gia tốc chậm dần quãng đờng phanh Ngoài dùng tiêu khác, nh: Lực phanh hay thời gian phanh Giá trị yêu cầu tiêu tham khảo bảng 1-1, 1-2 1-3 Cần ý rằng: tiêu quy định hiệu phanh cho phép quốc gia hay hiệp hội quy định riêng dựa vào nhiều yếu tố, nh: nguồn gốc chủng loại ôtô lu hành, điều kiện đờng xá , trình độ tổ chức kiểm tra kỹ thuật, trang thiết bị kiểm tra v.v Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Bảng 1-1: Tiêu chuẩn hiệu phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép ôtô lu hành đờng - Do Bộ GTVT Việt Nam quy định năm 1995 Stt Chủng loại ôtô Ôtô du lịch loại ôtô khác thiết kế sở ôtô du lịch Ôtô vận tải trọng lợng toàn ôtô khách có chiều dài toàn 7,5 m Ôtô vận tải đoàn ôtô có trọng lợng toàn > ôtô khách có chiều dài toàn > 7,5 m Quãng đờng phanh Sp, m () Gia tốc chậm dần ổn định Jp, m/s2 () 7,2 5,8 9,5 5,0 11 4,2 Tiêu chuẩn trình bày bảng đợc cho ứng với chế độ thử: - Ôtô không tải, chạy đờng nhựa khô, nằm ngang - Vận tốc bắt đầu phanh 30 Km/h (8,33 m/s) Do yêu cầu tốc độ ôtô ngày tăng, có xu hớng tăng vận tốc thử phanh phép ôtô lu hành đờng Tuy thử phanh tốc độ cao nguy hiểm, điều kiện cha cho phép có bãi thử chuyên dùng Vì nớc ta áp dụng tốc độ thử hạn chế 30 Km/h Số liệu cho bảng sử dụng để kiểm tra phanh định kỳ nhằm mục đích cho phép ôtô lu hành đờng để đảm bảo an toàn chuyển động Đối với các sở nghiên cứu hay thiết kế chế tạo cần áp dụng tiêu chuẩn nghiêm ngặt Bảng 1-2: Các tiêu đánh giá hiệu hệ thống phanh (Tiêu chuẩn Liên Xô) Tốc độ trKết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Lực tác Dạn g Quãn g đ- Gia tốc chậm Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Stt Chủng loại ôtô Ôtô du lịch Micrôbuys với số chỗ ngồi Ôtô buys > chỗ ngồi trọng lợng toàn Ôtô buys với trọng lợng toàn > Ôtô tải, trọng lợng toàn < 3,5 Ôtô tải, trọng lợng toàn từ 3,5 đến 12 Ôtô tải, trọng lợng toàn > 12 Đoàn ôtô với trọng lợng toàn từ 3,5 đến 12 Đoàn ôtô với trọng lợng toàn > 12 ớc phanh V0,K m/h dụng lên bàn đạp Pbđ, N () 80 500 60 700 60 700 70 700 50 700 40 700 50 700 40 700 thử ờng phan h Sp, m () dần ổn định Jp, m/s2 () I II I II 43,2 54,0 57,5 25,8 32,3 34,3 7,0 5,4 5,0 7,0 5,3 4,9 I II I II I II I II I II 32,1 40,1 42,7 44,8 56,0 59,6 25,0 31,3 33,3 17,2 21,5 22,9 26,5 33,1 35,2 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 I II 18,4 23,0 24,5 5,5 3,9 3,6 Đối với hệ thống phanh chính, giá trị tiêu đợc cho tơng ứng với ba dạng thử khác nhau, là: Bảng 1-3: Các tiêu đánh giá hiệu hệ thống phanh dự trữ (Tiêu chuẩn Liên Xô) Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Stt Chủng loại ôtô Tốc Lực tác độ tr- dụng lên ớc phận phanh điều V0,K khiển m/h N () Quãng đờng phanh Sp, m () Gia tốc chậm dần ổn định Jp, m/s2 () 90,1 3,0 60 52,2 3,0 60 52,2 3,0 70 79,0 2,8 50 42,5 2,8 40 28,4 2,8 50 44,0 2,8 40 29,6 2,8 Tay đòn Ôtô du lịch Micrôbuys với số chỗ ngồi Ôtô buys > chỗ ngồi trọng lợng toàn Ôtô buys với trọng lợng toàn > Ôtô tải, trọng lợng toàn < 3,5 Ôtô tải, trọng lợng toàn từ 3,5 đến 12 Ôtô tải, trọng lợng toàn > 12 Đoàn ôtô với trọng lợng toàn từ 3,5 đến 12 Đoàn ôtô với trọng lợng toàn > 12 80 Bà n đạp 400 500 600 700 - Thử 0: Để xác định hiệu hệ thống phanh chính, cấu phanh nguội thờng tiến hành cho hai trờng hợp: động đợc tách không tách khỏi hệ thống truyền lực Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt - Thử I: Để xác định hiệu hệ thống phanh chính, cấu phanh làm việc nóng lên Đạng thử bao gồm hai giai đoạn: - Thử sơ bộ: Để cho cấu phanh nóng lên - Thử chính: Để xác định hiệu phanh - Thử II: Để xác định hiệu hệ thống phanh chính, ôtô máy kéo chuyển động xuống dốc dài Khi phanh phanh dự trữ hệ thống khác thực chức nó, gia tốc chậm dần lớn cần phải đạt m/s ôtô khách 2,8 m/s2 ôtô tải Đối với hệ thống phanh dừng, hiệu phanh đợc đánh giá tổng lực phanh thực tế mà cấu phanh tạo Khi thử (theo chiều: đầu xe hớng xuống dốc ngợc lại - quay lên dốc) phanh dừng cần phải giữ đợc ôtô máy kéo chở đầy tải động tách khỏi hệ thống truyền lực, đứng yên mặt dốc có độ nghiêng không nhỏ 25% Hệ thống phanh chậm dần cần phải đảm bảo cho ôtô máy kéo, chuyển động xuống dốc dài Km, độ dốc 7%, tốc độ không vợt 302 Km/h (8,330,6 m/s), mà không cần sử dụng hệ thống phanh khác Khi phanh phanh này, gia tốc chậm dần ôtô máy kéo thờng đạt khoảng 0,6ữ2,0 m/s2 Để trình phanh đợc êm dịu để ngời lái cảm giác, điều khiển đợc cờng độ phanh, dẫn động phanh phải có cấu đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuận lực tác dụng lên bàn đạp đòn điều khiển với lực phanh tạo bánh xe Đồng thời tợng tự xiết phanh Để đảm bảo tính ổn định điều khiển ôtô máy kéo phanh, phân bố lực phanh bánh xe phải hợp lý, cụ thể phải thỏa mãn điều kiện sau: - Lực phanh bánh xe phải trái cầu phải Sai lệch cho phép không đợc vợt 15% giá trị lực phanh lớn - Không xảy tợng khóa cứng, trợt bánh xe phanh Vì: Các bánh xe trớc trợt làm ôtô máy kéo bị trợt ngang; Các bánh xe sau trợt làm ôtô máy kéo tính điều khiển, quay đầu xe Ngoài ra, bánh xe bị trợt gây mòn lốp, giảm hiệu phanh giảm hệ số bám Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Để đảm bảo yêu cầu này, ôtô máy kéo đại ngời ta sử dụng điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chống hãm cứng bánh xe (Antilock Braking System - ABS) Hình 1.1 Sự thay đổi hệ số bám dọc x hệ số bám ngang y theo độ trợt tơng đối bánh xe ( đợc tính theo công thức: ; đây: Va - Tốc độ chuyển động tịnh tiến ôtô b - Tốc độ góc bánh xe rb - Bán kính lăn bánh xe Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt x=X/Z y=Y/Z Hình 1.2 Sơ đồ lực tác dụng vết tiếp xúc bánh xe với mặt đờng quan hệ hệ số bám dọc ngang Hình 1.3 Các trờng hợp bánh xe bị tr ợt ngang phanh a- Cầu sau bị trợt; b- Cầu trớc bị trợt; c- Quá trình giảm trợt 1.4 ợt thống ngang ôtô Kết cấu, tínhHình toán thiếtSơ kế đồ ôtô -trHệ phanh Biên soạn bánh: TS sauNguyễn bị hãm cứng Hoàng Việttrên mặt đờng có hệ số bám nhỏ Yêu cầu điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện đợc đánh giá lực lớn cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển hành trình tơng ứng chúng Giá trị quy định tiêu cho bảng 1-4 Bảng 1- 4: Giá trị tối đa cho phép lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển hành trình tơng ứng chúng hệ thống phanh ôtô (Tiêu chuẩn Liên Xô) Phơng pháp Hệ thống điều khiển phanh Bằng bàn đạp Làm việc, dự trữ phanh dừng Bằng tay đòn Dự trữ dừng Chủng loại ôtô - Du lịch - Vận tải khách - Du lịch - Vận tải khách Pbđmax (N) 500 700 Sbđmax (mm) 150 180 400 600 160 220 1.1.3 Phân loại - Theo vị trí bố trí cấu phanh, phanh chia loại: Phanh bánh xe phanh truyền lực - Theo dạng phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc, phanh đĩa phanh dải - Theo loại dẫn động, phanh chia ra: Phanh khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ phanh liên hợp (kết hợp loại khác nhau) a) b) c) Hình 1.5 Sơ đồ nguyên lý loại phanh a- Phanh trống-Guốc; b- Phanh đĩa; c- Phanh dải Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 1.2 Kết cấu hệ thống phanh Để thực nhiệm vụ mình, hệ thống phanh phải có hai phần kết cấu sau: - Cơ cấu phanh: Là phận trực tiếp tạo lực cản Trong trình phanh động ôtô máy kéo đợc biến thành nhiệt cấu phanh tiêu tán môi trờng - Dẫn động phanh: Để điều khiển cấu phanh 1.2.1 Cơ cấu phanh Là phận trực tiếp tạo lực cản làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cấu phanh phải có hai phần là: Các phần tử ma sát cấu ép Ngoài ra, cấu phanh có số phận phụ khác, nh: Bộ phận điều chỉnh khe hở bề mặt ma sát, phận để xả khí dẫn động thủy lực Phần tử ma sát cấu phanh 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 loại cấu phanh đợc sử dụng phổ biến Cấu tạo gồm: - Trống phanh: trống quay hình trụ gắn với moay bánh xe - Các guốc phanh: bề mặt gắn ma sát (còn gọi má phanh) - Mâm phanh: đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu Là nơi lắp đặt định vị hầu hết phận khác cấu phanh - Cơ cấu ép: phanh, cấu ép ngời lái điều khiển thông qua dẫn động, ép bề mặt ma sát guốc phanh tỳ chặt vào mặt trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại - Bộ phận điều chỉnh khe hở xả khí (chỉ có dẫn động thủy lực) b Các sơ đồ tiêu đánh giá: Có nhiều sơ đồ để kết nối phần tử cấu phanh (Hình 1.6) Các sơ đồ khác ở: - Dạng số lợng cấu ép - Số bậc tự guốc phanh - Đặc điểm tác dụng tơng hỗ guốc với trống, guốc với cấu ép Và vậy, khác ở: - Hiệu làm việc Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 10 Tính toán trợ lực khí nén: Sơ đồ đặc tính trợ lực nh hình 1.101 Hình 1.101 Sơ đồ tính toán trợ lực khí nén Tơng tự nh tính toán trợ lực chân không, từ sơ đồ ta viết: Ky =1+ px F2 ( Plx + Pms ) (a + b) ibd .Pbd b (1.55) đây: px - áp suất khí nén khoang A B trợ lực Khi px cha đạt giá trị max áp suất bình chứa, tăng tỷ lệ với lực đạp đợc xác định từ điều kiện cân piston cấu tỷ lệ: P C1 f1 px = = F1 Pbd ibd a C1 f1 ( a + b) F1 (1.56) đây: C1, f1 - Độ cứng biến dạng lò xo 1; F1 , F2 - Diện tích tơng ứng piston tỷ lệ piston trợ lực; a, b - Các cánh tay đòn đòn Khi px đạt giá trị cực đại áp suất bình chứa, lực trợ lực đạt giá trị cực đại không tăng lên nữa, lúc đó: Ky =1+ pmax F2 ( Plx + Pms ) (a + b) ibd .Pbd b Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 123 (1.57) Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Từ biểu thức xác định kích thớc piston trợ lực thông qua giá trị F2, Ky Pbđ Cho px = pmax, từ (1.56) xác định đợc lực tác dụng lên bàn đạp (P b) hiệu trợ lực đạt giá trị cực đại áp suất xi lanh đợc xác định theo công thức: p0 = px F2 + Pbd F0 bibd a+b (1.58) đây: F0 F2 - Diện tích piston xi lanh xi lanh lực 1.3.2.2 Dẫn động khí nén: Tính toán tĩnh học dẫn động phanh khí nén, bao gồm: - Tính toán phần cung cấp dẫn động - Tính toán van phân phối a Tính toán phần cung cấp: + Nhiệm vụ: - Tính toán thể tích bình chứa - Xác định suất máy nén khí + Trình tự: - Thể tích bình chứa: thể tích bình chứa cần phải chọn với lợng dự trữ đủ lớn để giảm tải cho máy nén, đảm bảo cho phải làm việc có tải khoảng 10% đến 30% thời gian chuyển động ôtô, thời gian lại máy nén làm việc không tải để tăng tuổi thọ Điều kiện đợc cụ thể hóa thành điều kiện sau: Tổng thể tích bình chứa cần phải chọn nh để đảm bảo sau tám lần đạp phanh liên tục, áp suất khí nén không giảm xuống thấp nửa áp suất đạt đợc lần đạp phanh thứ nhất, tức là: (1.59) p9 0,5p1 đây: p1 p9 - áp suất tuyệt đối hệ thống, tơng ứng với lần phanh thứ thứ chín áp dụng phơng trình trạng thái pV = mRT = const cho hệ thống dẫn động khí nén, viết: p1(Vbc + Vt) = p0Vbc p2(Vbc + Vt) = p1Vbc = p0Vbc2 pn = p0Vnbc / (Vbc + Vt) Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 124 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt đây: pn - áp suất hệ thống phanh lần thứ n p0 - áp suất tính toán Vt - tổng thể tích cần phải nạp khí nén toàn dẫn động lần phanh: (1.61) Vt = Vbầu + Vvan + Vống Các thể tích đễ dàng xác định đợc tính toán hay thực nghiệm có sơ đồ bố trí dẫn động Giải phơng trình (1.60) theo điều kiện (1.59) với n = n = 9, ta xác định đợc tổng thể tích bình chứa: Vbc 11,05Vt, tính toán lấy tròn Vbc = 12Vt Trong dẫn động khí nén ôtô máy kéo nay, sử dụng chủ yếu hai cỡ bình chứa tiêu chuẩn 20 40 lít Khi biết V t chọn cỡ bình ta dễ dàng xác định đợc số lợng bình chứa cho dòng dẫn động hệ thống phanh Đối với phanh dừng, phanh dự trữ phanh phụ khác cần phải có bình chứa riêng - Năng suất máy nén khí: đợc chọn sở sau: Đảm bảo nạp nhanh đầy bình chứa sau khởi động động Giữ cho áp suất hệ thống không giảm giới hạn cho phép phanh liên tục hay có dò rỉ nhỏ mà máy nén thờng xuyên làm việc Theo điều kiện trên, suất khối lợng máy nén Qm thờng đợc chọn ữ lần lợng khí nén tiêu thụ phút, tức là: Qm = (4 ữ 6)mt Trong đó: mt - lợng khí nén tiêu thụ phút, đợc tính nh sau: mt = mk.[Kg/ph] đây: - Số lần phanh ngặt phút Khi tính toán thừa nhận =1 mk = ptVt/(RT) - Khối lợng không khí, tiêu thụ cho lần phanh, Kg pt - áp suất không khí bầu phanh phanh, Pa R - số riêng khí, J/(Kg.Ko) T - Nhiệt độ tuyệt đối, Ko Khi tính toán thừa nhận: p t = 7.105 Pa, R = 287,14 J/(Kg.K o), T = 293oK Nh vậy, suất thể tích cần thiết máy nén là: Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 125 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt (1.62) Qv = Qm.RT/pv đây: pv - áp suất không khí đầu vào máy nén, thờng áp suất khí quyển, tức là: pv = 0,1 MPa Máy nén trang bị cần phải có suất thể tích tối thiểu giá trị Qv tính đợc Nếu số liệu suất máy nén, tính kiểm tra theo thông số kết cấu theo công thức: Qmn = id Snv 4000 [l / ph] (1.63) đây: i - Số lợng xi lanh máy nén khí d - Đờng kính xi lanh, cm S - Hành trình piston, cm n - Số vòng quay trục máy nén, vg/ph v - Hiệu suất truyền khí máy nén Đối với máy nén dùng ôtô: v = 0,50 ữ 0,75 b Tính toán van phân phối: + Sơ đồ tính: nh hình 1.102 + Nhiệm vụ: Xác định thông số kết cấu chính, đảm bảo cho van có đờng đặc tính tĩnh cần thiết, nh: đờng kính (D) piston hay màng tỷ lệ, độ cứng (C) lực nén ban đầu (F 30) lò xo tỷ lệ 3, hay ngợc lại: xây dựng, kiểm tra đánh giá đờng đặc tính tĩnh van, biết trớc thông số kết cấu + Các số liệu cần biết trớc: - Hành trình Sbđmax bàn đạp, lực P bđmax cần tác dụng lên bàn đạp - Khe hở h0 van cần piston - Dịch chuyển hmax van - áp suất max không khí bình chứa p bc đầu van phân phối pmax (thờng thờng pmax = pbc tính toán lấy 0,6 MPa = Kg/cm2) - Vùng không nhạy khả thông qua van (khả thông qua van phụ thuộc vào diện tích tiết diện cửa đờng kính van - đợc xác định tính toán động lực học) Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 126 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt + Trình tự tính toán: Tính toán van phân phối đợc tiến hành theo đoạn đờng đặc tính tĩnh (Hình 1.103) Hình 1.103 Đặc tính tĩnh van phân phối Hình 1.102 Sơ đồ tính toán van phân phối Đoạn oa tơng ứng với dịch chuyển piston tỷ lệ bàn đạp từ vị trí ban đầu đến vị trí mà van (hình 1.102) bắt đầu mở Đoạn vùng không nhạy ban đầu van Đoạn ab biểu diễn trình tăng áp suất p C khoang C: van mở bàn đạp dịch chuyển từ vị trí Sa đến Sb Đoạn bc tơng ứng với hành trình trả bàn đạp từ Sb đến Sc Trong khoảng áp suất khoang C cha kịp giảm xuống Đây vùng không nhạy thứ hai van Đoạn cd biểu diễn trình giảm áp suất p C bàn đạp tiếp tục trở vị trí ban đầu Từ sơ đồ tính toán van (hình 1.102), dựa vào quan hệ động học động lực học chi tiết, ta viết đợc phơng trình sau ; - Phơng trình dịch chuyển bàn đạp: S bd = ( x + h + h0 )ibd (1.64) đây: ibđ = r2/r1 - Tỷ số truyền bàn đạp; x - Biến dạng lò xo tỷ lệ 3; h - Dịch chuyển (độ mở) van 1; h0 - Khe hở ban đầu van đầu piston - Phơng trình cân lực tác dụng lên piston 2: (1.65) Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 127 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Pbd ibd = D pC R đây: pC - áp suất không khí khoang C van; R - Lực cản chuyển động piston van Trong trờng hợp tổng quát: R = R0 + R1 + R2 đây: R0 - Lực cản chuyển động piston (khi van cha mở) Lực tổng lực ma sát khô piston xi lanh (R ms0) lực lò xo trả (Rlx), tức R0 = Rms0 + Rlx ; R1 = [àd1l1pB + (d32 - d12)(pB - pC)/4] - Lực cản chuyển động van 1, đây: pB = pbc = pmax - áp suất khoang B, áp suất bình chứa - Hệ số ma sát vòng cao su làm kín thành xi lanh (thờng = 0,08) l1 - Chiều rộng vành tiếp xúc vòng cao su làm kín van với thành xi lanh d1, d3 - Đờng kính tơng ứng trụ trợt đờng kính đế van van Chiều rộng đế van đờng kính d1và d3 đợc chọn nh để áp suất pB ép chặt van xuống đế van áp suất tiếp xúc van đế thờng lấy (1,25 ữ 1,30)pB pC = Lực cản chuyển động van chênh lêch áp suất khoang, tức pC = pB = pBC nhỏ Vì thế, tính toán thực tế R thờng đợc bỏ qua không đáng kể R2 - Lực cản chuyển động piston sinh vòng làm kín cao su bị khí nén ép lên thành xi lanh Nếu ký hiệu, l chiều rộng vành tiếp xúc vòng làm kín xi lanh, thì: R = àDl2pc Nếu chi tiết có dạng màng R2 =0 Nh viết: R R0 + R2 = Rms0 + Rlx + àDl2pC (1.66) áp dụng công thức cho đoạn đờng đặc tính, ta xác định đợc: - Đối với điểm a: S a = ho ibd R0 Pa = ibd Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 128 (1.67) Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt S b = S max = (ho + x max + hmax )ibd - Đối với điểm b: Pb = Pmax (1.68) D [ R0 + D( àl + ) p B ] = ibd S c = (ho + x max )ibd - Đối với điểm c: - Đối với điểm d: (1.69) D {D( àl ) p B + Rlx Rms ] Pc = ibd S d = S bd Khi( pc po ) = ( Rlx Rms ) Pd = ibd (1.70) đây: xmax - Biến dạng max lò xo tỷ lệ 3; hmax - Dịch chuyển max van 1, thờng thờng h0 hmax nằm giới hạn 2,5 ữ mm Nếu Rlx Rms Pd = Bởi điểm d trùng với gốc toạ độ Vùng không nhạy lực đoạn bc (do lực ma sát đổi chiều) thể qua giá trị: Pbc = Pb - Pc = 2(Rms0 + àDl2pbc)/ibđ (1.71) Các công thức từ (1.64) đến (1.71) sử dụng tính toán thiết kế nh tính toán kiểm tra van phân phối Khi thiết kế, đờng kính d2, d3 dịch chuyển hmax, ho đợc chọn trớc dựa vào khả thông qua cần thiết van (khi tính toán động lực học) Đờng kính D piston tỷ lệ chọn sở kết cấu tơng tự có tính đến khả rút gọn kích thớc đến tối thiểu Lực ép ban đầu F 30 lò xo đợc chọn theo điều kiện F 30 = R0 = Rlx + Rms0 Lực cực đại lò xo 3, F 3max = F30 + C.xmax đợc chọn cho pc = q.pmax cốc trợt tỳ sát vào piston (hệ số q thờng lấy 0,7 ữ 0,85), tức là: F3max = R0 + C.xmax = R0 + àDl2q.pmax + q.pmax (D2/4) Từ rút ra: xmax = [Dq.pmax(àl2 + D/4)]/C (1.72) Thế (1.72) vào (1.68) khử tỷ số truyền ibđ bàn đạp, sau biến đổi ta nhận đợc biểu thức xác định độ cứng lò xo: Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 129 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt C= D D )[ R0 + p maxD( àl2 + )] 4 D (h0 + hmax )[ R0 + p maxD( àl2 + )] qp maxD( àl2 + S max Pmax (1.73) Khi tính toán kiểm tra, theo phơng trình từ (1.67) đến (1.73) ta xây dựng đờng đặc tính tính toán van tiến hành đánh giá theo giá trị Smax, Pmax độ nhạy (Độ nhạy van nay, kiểm tra theo giá trị p ptb = 0,3 MPa vào khoảng 0,05 MPa) Khi kiểm tra, cần thiết hiệu chỉnh số thông số kết cấu Nếu van phân phối loại hai khoang giống bố trí song song tính toán, giá trị P max tất phơng trình đợc thay (Pmax/2) 1.4 Phanh dừng phanh chậm dần 1.4.1 Phanh dừng 1.4.1.1 Kết cấu Kết cấu cấu phanh phanh dừng nói chung khác biệt nhiều so với cấu phanh phanh Phần tử ma sát phanh dừng có dạng trống guốc, dạng đĩa hay dải Khác với dẫn động phanh chính, dẫn động phanh dừng thờng loại khí kiểu đòn, cáp kéo có cấu khoá (để giữ chặt đòn điều khiển cố định vị trí phanh) hay dùng lò xo tích (đối với phanh dùng dẫn động khí nén) Phanh dừng đợc lắp đặt trục truyền lực (ở đầu trục thứ cấp hộp số hay sau trục đăng mặt bích bánh côn chủ động truyền lực chính) bánh xe (chung cấu phanh với phanh chính) Phanh dừng thờng tác dụng lên bánh sau ô tô Phanh dừng lắp trục truyền lực (còn đợc gọi phanh truyền lực) thờng sử dụng xe du lịch cỡ lớn, xe khách xe tải Phanh dừng truyền lực có dẫn động điều khiển đơn giản làm việc hiệu Tuy có nhợc điểm tải trọng tác dụng lên đăng, truyền lực bán trục phanh lớn Nên gây gẫy vỡ cụm chịu tải phanh Phanh dừng lắp bánh xe (còn gọi phanh bánh xe) có cấu phanh chung với phanh nhng có dẫn động điều khiển độc lập, có u điểm không gây tải trọng lớn tác dụng lên chi tiết hệ thống truyền lực phanh, nhng lại đòi hỏi phải có lực dẫn động lớn Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 130 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Vì loại phanh thờng đợc sử dụng nhiều xe du lịch cỡ nhỏ Trên hình 1.104 kết cấu điển hình phanh dừng loại dải loại đĩa lắp đầu trục thứ cấp hộp số Trống (hình 1.104a) đĩa (hình 1.104b) đợc nối với trục thứ cấp hộp số Đối với cấu phanh dải, kéo đòn điều khiển, đòn ép (dạng cam) kéo hai đầu dải phanh qua kéo 5, siết chặt vào trống phanh Lò xo có tác dụng cho phép đòn điều khiển dịch chuyển đợc dải phanh siết chặt vào trống phanh, để đảm bảo cấu khoá luôn trùng khớp Đối với phanh đĩa, kéo đòn điều khiển, guốc 10 đợc ép chặt vào đĩa phanh nhờ đòn ép 11 12 quay quanh chốt lắp giá đỡ Hình 1.104 Sơ đồ kết cấu phanh dừng loại dải loại đĩa a- Loại dải; b- Loại đĩa; 1- trống phanh; 2- Dải phanh; 3- Gối đỡ; 4- Đòn ép; 5Thanh kéo; 6- Lò xo; 7- Đĩa phanh; 8- Giá đỡ; 9- Chốt lề; 10- Guốc phanh; 11, 12- Đòn ép Phanh dừng loại dải thờng đợc sử dụng ô tô nhiều cầu, tải trọng lớn, ô tô tự đổ làm việc mỏ, nh ô tô BelAZ (hình 1.105) kích thớc nhỏ gọn mà tạo đợc mô men phanh lớn Hơn phanh dải có kết cấu đơn giản rẻ phanh trống guốc Kết cấu nguyên lý làm việc phanh dừng BelAZ tơng tự nh mô tả Trên hình 1.106 kết cấu phanh dừng loại trống guốc ô tô họ MAZ lắp mặt bích bánh côn chủ động truyền lực cầu sau Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 131 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Trống phanh gang đợc lắp mặt bích đăng sau trục bánh côn chủ động Trong trống phanh lắp hai guốc phanh loại hàn-dập 16 19 Đầu guốc tỳ vào chốt tỳ bắt chặt đai ốc lên mâm phanh nối cứng với te truyền lực cầu sau Giữa đầu dới guốc lắp cấu điều chỉnh kiểu ren vít với đai ốc hình Trên mâm phanh lắp chốt quay với đòn quay Đòn quay đợc nối với đòn ép 11 lắp lề chốt 12 guốc 19, qua khâu nối 10 Đòn 11 có vấu lắp rãnh 13 nối chốt 15 với guốc phanh thứ hai đợc giữ vị trí ban đầu lò xo Hình 1.105 Phanh dừng ô tô BelAZ 1- Thanh kéo; 2, 3- Đai ốc đệm điều chỉnh; 4, 8- Tai đầu dải phanh; 5, 6- Lò xo trả; 7- Đầu tỳ; 9- Đai thép; 10- Dải phanh; 11- Trống quay; 12- Gối đỡ; 13Thanh giằng; 14- Đòn kéo; 15- Đầu nối; 16- Cam ép; 17, 18, 19- Đai ốc bu lông điều chỉnh khe hở; 20- Gối đỡ; 21- Bu lông điều chỉnh khe hở; 22- Lò xo Đòn nhờ dây cáp 24 21, kéo 23 đòn trung gian 22 đợc nối với tay kéo 20 lắp giá đỡ dới bảng đồng hồ buồng lái Tay kéo 20 có cấu cóc hãm để giữ chặt trạng thái kéo phanh Thanh kéo 23 qua đòn gánh 25 kéo 26 đợc nối với đòn quay 27 van điều khiển dẫn động phanh rơ moóc Khi kéo tay kéo 20, qua hệ thống dẫn động khí, đòn đòn quay đi, qua tay nối 10 làm đòn ép 11 quay theo ép lên đẩy 13 đẩy guốc phanh tách ép chặt vào trông phanh Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 132 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Khi phanh ô tô phanh dừng, qua đòn gánh 25 kéo 26 làm phanh rơ moóc hoạt động Điều chỉnh phanh dừng đợc thực nhờ đai ốc hình 18 đầu cáp nối với đòn quay Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 133 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Hình 1.106 Phanh dừng truyền lực ô tô họ MAZ 1- Bánh côn chủ động; 2- Trống phanh; 3- Mâm phanh; 4- Chốt tỳ; 5, 14, 17- Lò xo trả; 6- Nạng kéo; 7, 9- Đòn quay; 8, 12, 15- Chốt quay; 10- Tay nối; 11- Đòn ép; 13- Thanh đẩy; 16, 19- Guốc phanh; 18- Đai ốc hình sao; 20- Tay kéo; 21, 24- Cáp kéo; 22, 25, 27- Đòn quay; 23, 26- Thanh kéo Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 134 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Trên hình 1.107 kết cấu phanh dừng lắp bánh xe xe du lịch cỡ nhỏ Trên hình 1.108 kết cấu phanh dừng dẫn động cam hãng Bendix Trên ô tô vận tải đoàn xe kéo moóc sử dụng phổ biến loại phanh dừng bánh xe dùng lò xo tích trình bày phần dẫn động phanh khí nén Loại phanh dừng tin cậy hiệu Nó tự động phanh ô tô lại áp suất dẫn động bị giảm Nhợc điểm làm tăng kích thớc khối lợng dẫn động phanh Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 135 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt Hình 1.107 Phanh dừng lắp bánh xe dẫn động khí cáp kéo 1, 5- Guốc phanh; 3- Đòn ép; 4, 9- Cam đào; 6- Lò xo; 7- Cáp kéo; 8- Vỏ bọc cáp; 10- Thanh đẩy Hình 1.108 Phanh dừng lắp bánh xe hãng Bendix 1- Đòn quay; 2, 7- Má phanh; 3- Đầu tỳ điều chỉnh đợc; 4- Piston; 5, 9- Cam ép; 6- Đầu tỳ guốc phanh; 8- Trục cam Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 136 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 1.4.1.2 Tính toán 1.4.2 Phanh chậm dần Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh 137 Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt ... loại - Theo vị trí bố trí cấu phanh, phanh chia loại: Phanh bánh xe phanh truyền lực - Theo dạng phận tiến hành phanh (phần tử ma sát), phanh chia ra: Phanh guốc, phanh đĩa phanh dải - Theo loại... (phanh); Sơ đồ 23 - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, trống phanh má phanh cần phải có khe hở tối thiểu đó, khoảng: 0,2 ữ 0,4 mm phanh nhả đợc hoàn toàn Khe hở tăng lên má phanh bị mài mòn,... Hình 1.20 Các sơ đồ điều chỉnh khe hở guốc phanh Kết cấu, tính toán thiết kế ôtô - Hệ thống phanh Biên soạn : TS Nguyễn Hoàng Việt 26 lót với khe hở tơng ứng với khe hở qui định má phanh trống