GIÁO TRÌNH LÝ THUYÊT Ô TÔ, CHƯƠNG PHANH

CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.1 MỞ ĐẦU 4.1.1 Khái niệm phanh  Dừng xe;  Gặp chướng ngại vật,… Khi chuyển động, xe có nhu cầu giảm vận tốc: Giảm vận tốc: v1 → v2 Gia tốc j → lực → F = mj mà v2 < v1 ∆L = (4.1) m ( v − v22 ) (4.3)  Lực cản;  Tiêu tán lượng  Lực cản: Cản lăn: Ff = Gf (4.4) → nhỏ Giữ bánh xe không quay: Fms = Gμ (4.5) → đủ lớn → Mô men cản quay bánh xe;  Tiêu tán lượng: Mô men cản mô men ma sát cấu phanh: biến thành nhiệt CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Hình 4.2 Các lực tác dụng lên ô tô phanh CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.1.2 Hệ thống phanh Hệ thống phanh: phận chính: - Cơ cấu phanh → sinh mô men phanh → ma sát - Dẫn động phanh: Truyền lực người lái từ nguồn lượng (ví dụ khí nén) đến cấu phanh để điều khiển cấu phanh sinh mô men phanh Hình 4.3 Hệ thống phanh đơn giản Cam phanh; Guốc phanh; Lò xo hồi vị; Mâm phanh; Chốt guốc phanh; Trống phanh; 7, Các đòn dẫn động; Bàn đạp phanh CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.2 LỰC PHANH VÀ MÔ MEN PHANH Bỏ qua: Ff, Fw, Các lực quán tính → gộp vào thân xe Mục 1.3 chương I: “Các lực tương tác bánh xe mặt đường” Mp Định nghĩa: rd = Fp (4.6) LỰC PHANH Hình 4.4 Mp ↑ → Fp ↑ nhưng: không vô hạn Mp = giá trị → Fp không tăng Fpmax = Fφ = Fzφ = Gbφ Mpmax = Mφ = Fzφrb = Gbφrb (4.7) (4.8) CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Hình 4.5 Gb + Fq h Fz1 = L Fz = (4.10) Ga − Fq h L (4.11) Khi phanh cực đại: M p1 = Fz1ϕ rb = Gb + Fq h Gb + Gϕh G = ( b + ϕh ) L L L Ga − Fq h Ga − Gϕh G Fz = = = ( a − ϕh ) L L L Fz1 = = G G b + ϕ h ϕ r ; M = F ϕ r = ( ) b p2 z2 b ( a − ϕ h ) ϕ rb L L (4.14) (4.15) (4.19) CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.3 CÁC CHỈ TIÊU ĐÁNH GIÁ HIỆU QUẢ PHANH 4.3.1 Khái niệm  Không có định nghĩa cụ thể hiệu phanh (còn gọi chất lượng phanh) mà đánh giá thông qua tiêu sau: Lực phanh Fp, gia tốc chậm dần j, thời gian phanh t, quãng đường phanh s  Xe phép lưu hành (ra đường) số tiêu nằm phạm vi cho phép Số lượng tiêu, tiêu nào, phạm vi cho phép tiêu phụ thuộc nước Mỗi nước có tiêu chuẩn riêng  Việt Nam có tiêu chuẩn TCVN 5658-1999 Năm 2000 Bộ Giao thông Vận tải ban hành quy định “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật bảo vệ môi trường phương tiện giới đường bộ” (bảng 5.1) Các trạm đăng kiểm quan kiểm tra cấp phép lưu hành cho loại xe Bảng 4.1 Loại ô tô s (m), ≤ jmax (m/s ), ≥ Đường nhựa khô, bằng; Ô tô 7,2 5,8 Xe không tải; Ô tô tải, trọng lượng toàn < 80 kN, xe khách có chiều dài < 9,5 5,0 Vận tốc xe: 30 km/h 7,5 m 11 4,2 Ô tô tải, trọng lượng toàn ≥ 80 kN, xe khách có chiều dài ≥ 7,5 m CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.3.2 Lực phanh lực phanh riêng    HT phanh thiết kế → Mp (theo 4.5) → Fp; Sử dụng → Mp ↓ → Fp ↓ → định kỳ (6 tháng, năm) kiểm tra (khám) lại; Lực phanh riêng p: pp = Fp G pp → hệ số lực phanh (chương 1); (4.20) VN: Đăng kiểm: pp = 0,5 → đạt yêu cầu 4.3.3 Gia tốc chậm dần j Fp = δ i mj p ⇒ j p = Đường bằng, không kéo mooc, bỏ qua Fw, Ff: j p max = Fp max mδ i = Fϕ mδ i = Gϕ g ϕ g = Gδ i δi  jp tiêu quan trọng → nhiều nước → tiêu đăng kiểm → thiết bị đo;  jpmax;  jptb Fp mδ i (4.21) (4.22) CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.3.4 Thời gian phanh v −dv mδ mδ jp = = → dtt = − dv → t p = ∫ dv mδ dt p Fp Fp v2 Fp Từ 4.21 (4.24) v1 mδ mδ = ∫ dv = ( v1 − v2 ) Fp Fp v2 Fp = const: v1 Fpmax → jmax → tpmin t p = ∫ v2 (4.25) v mδ δ δ dv = ∫ = ( v1 − v2 ) Fp max ϕg ϕg v2 Khi v2 = (xe dừng lại) t p = δ v1 ϕg (4.26) (4.27) Thực tế → phản ứng người lái, chậm tác dụng hệ thống phanh,… δ nhỏ CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.3.5 Quãng đường phanh Fp ds p −dv vmδ jp = = → ds p = − dv → ds p = − mδ dt p mδ dt p Fp Fp v2 v mδ mδ sp = −∫ vdv = ∫ vdv Fp Fp v1 v2 (5.28) v1 Fp = const: mδ mδ 2 vdv = v1 − v2 ) ( Fp Fp v2 sp = ∫ smin = Khi v2 = (xe dừng lại) (5.29) v1 δi δi 2 vdv = v − v ( 2) ∫v ϕ g ϕ g s p δ v2 = 2ϕ g (5.30) (4.31) CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Bảng 4.2 Quãng đường phanh (m) tính theo công thức 4.31 Hệ số bám φ Vận tốc xe bắt đầu phanh đường 30 km/h 50 km/h 80 km/h 100 km/h 0,4 8,8 24,6 63 98,2 0,6 5,9 16,4 42 65,5 0,8 4,4 12,3 31,5 49,1 Hình 4.6 10 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.3.6 Góc lệch hướng xe phanh Khi phanh xe bị lệch hướng chuyển động, điều gây nguy hiểm cho xe Sự lệch hướng làm cho xe khỏi phạm vi đường gây tai nạn Trong quy định điều kiện lưu hành xe có quy định góc lệch hướng xe phanh ví dụ TCVN 5658-1999, nhiên Bộ Giao thông vận tải quy định xe đăng kiểm, việc thử phanh tiến hành bệ thử quay định góc lệch hướng xe phanh không áp dụng 11 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4 SỰ PHANH TỐI ƯU   4.4.1 Khái niệm Khi phanh cực đại: Fpmax = Fzφ = Gbφ Fz φ Khái niệm “phanh tối ưu” trình phanh sử dụng hợp lý hệ số bám trọng lượng phân bố lên bánh xe 4.4.2 Lực phanh hợp lý theo phân bố trọng lượng lên bánh xe phanh   Khi vận hành Gb thay đổi Fz1 = Chất tải Fq phanh Fz = Lực phanh → Mô men phanh G ( b + ϕ h ) ϕ rb ; L G = Fz 2ϕ rb = ( a − ϕ h ) ϕ rb L M p1 = Fz1ϕ rb = M p2 Gb + Fq h L Ga − Fq h M p1 Hợp lý M p2 L b + ϕh = a − ϕh     a b h Fq (4.32) 12 CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ Hình 4.7 4.4.3 Điều hòa lực phanh Thay đổi Mp → thay đổi áp suất chất lỏng (hoặc khí) đến cấu phanh Mp = f(p) Đồ thị 4.4.3.1 Van hạn chế áp suất Hình 4.8 Hình 4.9 13 CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4.4.2 Bộ điều hoà lực phanh thông số kiểu pittông vi sai Hình 4.10 Dưới pittông: F+ Đặt: π ( D2 − d ) π (D2 − d ) F+ p πD (4.34) p1 = p2 D2 − d2 4F = A; =B 2 πD D π D2 p Trên pittông: 4F D − d p2 = + p1 2 πD D p2 = A + Bp1 (4.35) (4.36) 14 CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4.4.3 Bộ điều hoà lực phanh hai thông số kiểu pittông vi sai Hình 4.11 15 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4.4 Về hệ số bám bánh xe mặt đường Hình 4.12 Hình 4.13 Khi phanh cực đại nên trì độ trượt khoảng tối ưu: δ = 0,15 ÷ 0,25 cách kiểm soát độ trượt bánh xe: chống hãm cứng bánh xe (ABS) 16 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4.5 Bộ chống hãm cứng bánh xe phanh ABS ABS → Antilock Brake System Bánh xe NGƯỜI LÁI TẠO ÁP SUẤT PHÂN PHỐI ÁP SUẤT CƠ CẤU PHANH PHÂN TÍCH, ĐIỀU KHIỂN Hình 4.14 Cảm biến ABS → dẫn động chất lỏng khí nén Van điều khiển phận phân phối có chế độ: Tăng áp - Giữ áp - Giảm áp 17 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ vt − ωb rd  ωb rd  λp = = 1 − ÷ vt v t   Khó xác định Điều khiển theo:   εb ; ωb/εb Dựa vào: ωk +1 − ωk εk = tk Hình 4.15 18 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Hình 4.16 19 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Bảng 4.4 Kết thí nghiệm xe du lịch Quãng đường phanh s (m) Chênh Loại đường v1 (km/h) Có ABS Không có ABS lệch % Bê tông khô 50 10,6 13,1 19,1 Bê tông ướt 50 18,7 23,7 21,1 Bê tông khô 100 41,1 50,0 18,7 Bê tông ướt 100 62,5 100,0 37,5 4.6 GIẢN ĐỒ PHANH VÀ CHỈ TIÊU PHANH THỰC TẾ 4.6.1 Giản đồ phanh thực tế Quãng đường phanh s tính công thức 4.28, 4.29, 4.30 4.31 theo lý thuyết tính bắt đầu phanh có tác dụng Trên thực tế có khoảng thời gian: thời gian phản ứng người lái, thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh, thời gian gia tăng lực phanh (từ 0) Hình 4.17 biểu diễn giản đồ phanh thực tế 20 CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ  Tại điểm O (gốc tọa độ), người lái nhìn thấy chướng ngại vật,  t1 thời gian phản xạ người lái: Fp ; j t1 = 0,3 ÷ 0,8 s,  t2 thời gian chậm tác dụng hệ thống phanh: - Dẫn động chất lỏng: t2 = 0,03 s, - Dẫn động khí nén: t2 = 0,3 s  t3 thời gian gia tăng lực phanh: - Dẫn động chất lỏng: t3 = 0,2 s, O t1 A t2 B t3 t4 t5 t Hình 4.17 - Dẫn động khí nén: t3 = 0,5 ÷ s  t4 thời gian phanh hoàn toàn: phụ thuộc tình đường  t5 thời gian nhả phanh: Dẫn động chất lỏng: t5 = 0,2 s, Dẫn động khí nén: t3 = 1,5 ÷ s Tuy nhiên t5 không tham gia vào thời gian phanh  Thời gian phanh t: t = t1 + t2 + t3 + t4 21 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ  Đường trung bình giản đồ thực tế có dạng hình 4.11  Quãng đường phanh thực tế s: mδ 2 s = v1t2 + k s v1 − v2 Fp ( ) (5.39) ks: hệ số hiệu đính quãng đường phanh, xác định thực nghiệm: du lịch: 1,1 ÷ 1,2; xe tải khách: 1,4 ÷ 1,6 Phanh cực đại đến dừng hẳn: k s v12 s = v1t2 + 2ϕ g (5.40) (v1 = 50 km/h = 13.88 m/s; t2 = 0,02; ks = 1,2; φ = 0,7; g = 9,81 → S = 17,25 m)  Hệ thống phanh cũ, má phanh mòn, rơ rão, → s tăng 10 ÷ 15 % 4.7 THỬ PHANH  Hệ thống phanh liên quan đến an toàn chuyển động không kiểm tra nghiêm ngặt sau chế tạo mà kiểm tra thường xuyên trình sử dụng  Như hệ thống phanh có chế độ thử:  Thử xuất xưởng (xe mới),  Thử trình xe lưu hành 22 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.7.1 Thử xe xuất xưởng  Đối với HT phanh trình thử nghiêm ngặt Tuy nhiên thử cho tất xe mà thử số lượng xe định lấy ngẫu nhiên lô xe sau chế tạo  Tiêu chuẩn châu Âu nước phát triển khác (Mỹ, Nhật): có loại thử: loại 0, loại I loại II  Loại 0: thử cấu phanh nguội (< 1000),  Loại I: thử cấu phanh nóng,  Loại II: thử xe chuyển động dốc dài  Bảng 5.3 tiêu chuẩn cụ thể thử phanh loại 0, xe đầy tải  Khi thử theo loại I tiêu chuẩn quãng đường phanh tăng 25% thử theo loại II tăng lên 33%  Thử xe đầy tải với vận tốc cao bảng 4.3 khó khăn nguy hiểm Cần có đường thử chuyên dụng với phương tiện đại thiết bị đo bảo hộ lao động 23 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.7.2 Thử phanh trình vận hành  Thử cho tất xe theo định kỳ tháng năm tùy loại xe,  Thực trạm đăng kiểm  Các tiêu chuẩn thấp thử xuất xưởng Bảng 4.5 Loại ô tô v (km/h) Lực bàn đạp (N) j ổn định (m/s ) ≥ s (m) ≤ Du lịch 80 500 7,0 43,2 Khách G ≤ 50 kN 60 700 7,0 25,8 Khách G > 50 kN 60 700 6,0 32,1 Tải G ≤ 35 kN 70 700 5,5 44,8 Tải G = 35 ÷ 120 kN 50 700 5,5 25,0 Tải G > 120 kN 40 700 5,5 17,2 Đoàn xe G ≤ 35 kN 70 700 5,5 46,9 Đoàn xe G = 35 ÷ 120 kN 50 700 5,5 26,5 Đoàn xe G > 120 kN 40 700 5,5 18,4 24 ...CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Hình 4.2 Các lực tác dụng lên ô tô phanh CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.1.2 Hệ thống phanh Hệ thống phanh: phận chính: - Cơ cấu phanh → sinh mô men phanh → ma sát... pittông: 4F D − d p2 = + p1 2 πD D p2 = A + Bp1 (4.35) (4.36) 14 CHƯƠNG 5: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4.4.3 Bộ điều hoà lực phanh hai thông số kiểu pittông vi sai Hình 4.11 15 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ 4.4.4... 18 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Hình 4.16 19 CHƯƠNG 4: SỰ PHANH Ô TÔ Bảng 4.4 Kết thí nghiệm xe du lịch Quãng đường phanh s (m) Chênh Loại đường v1 (km/h) Có ABS Không có ABS lệch % Bê tông khô 50