Nghiên cứu thực nghiệm tính năng ma sát của cặp ma sát má phanh xe

LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan kết số liệu nêu luận văn thân thực hướng dẫn PGS.TS Phạm Văn Hùng Viện Cơ khí, Trường Đại học bách khoa Hà Nội Ngoài phần tài liệu tham khảo liệt kê số liệu kết thu trung thực chưa công bố công trình khác Tác giả Nguyễn Văn Huấn LỜI CẢM ƠN Tôi xin chân thành cảm ơn PGS.TS Phạm Văn HùngViện Cơ khí, Trường Đại học Bách Khoa Hà Nội ngƣời hƣớng dẫn giúp đỡ tận tình từ định hƣớng đế trình thực hoàn chỉnh luận văn Tôi bày tỏ lòng biết ơn tất thầy, cô giáo giảng dạy Trƣờng Đại hoc Bách Khoa Hà Nội, thầy cô giáo Khoa Cơ Khí, Bộ môn Máy &Ma sát học tạo điều kiện cho làm tốt luận văn môn Do lực thân nhiều hạn chế nên luận văn không tránh khỏi sai sót, mong nhận đƣợc đóng góp thầy, cô giáo, nhà khoa học, bạn bè để đề tài đƣợc đƣa vào sử dụng tốt thực tế Tác giả Nguyễn Văn Huấn MỤC LỤC DANH MỤC BẢN VẼ MỞ ĐẦU Chương 1: TỔNG QUAN VẬT LIỆU COMPOSITE LÀM MÁ PHANH XE MÁY 1.1 Sự phát triển nhu cầu sử dụng xe máy thị trường Việt Nam 1.2 Khái niệm vật liệu composite 10 1.3 Các thành phần cấu thành vật liệu composite 12 1.3.1 Các thành phần cốt 12 1.3.1.1 Sợi thủy tinh 14 1.3.1.2 Sợi bazan 15 1.3.1.3 Sợi hữu 17 1.3.1.4 Sợi cacbon 18 1.3.1.5 Sợi cacbua silic (SiC) 19 1.3.1.6 Sợi kim loại 20 1.3.2 Vật liệu 20 1.3.2.1 Chất liệu polyme nhiệt rắn 21 1.3.2.2 Chất liệu polyme nhiệt dẻo 22 1.3.2.3 Chất liệu cacbon 24 1.4 Vật liệu composite 25 1.4.1 Vật liệu composite polyme 25 1.4.2 Vật liệu composite cacbon-cacbon 27 1.4.3 Vật liệu composite gốm 28 1.4.4 Vật liệu composite kim loại 30 1.5 Vật liệu ma sát amiăng 31 1.6 Kết luận chương 33 Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT VỀ MA SÁT VÀ MÒN 34 2.1 Tìm hiểu chung ma sát mòn 34 2.1.1 Các khái niệm định nghĩa ma sát 34 2.1.1.1 Ma sát 34 2.1.1.2 Các định nghĩa thuật ngữ ma sát 34 2.1.2 Các khái niệm định nghĩa mòn 36 2.2 Các đặc trưng ma sát mòn 38 2.3 Phân loại ma sát mòn 40 2.3.1 Các dạng ma sát đặc trƣng 40 2.3.2 Phân loại dạng mòn 42 2.4 Một số định luật ma sát, mòn quy luật thực nghiệm 48 2.4.1 Một số định luật ma sát 48 2.4.1.1 Định luật thứ 48 2.4.1.2 Định luật thứ hai 49 2.4.1.3 Định luật thứ ba 50 2.4.2 Những quy luật thực nghiệm 51 2.5Các định luật mòn 53 2.5.1 Định luật mòn thứ 53 2.5.2 Định luật mòn thứ hai 54 2.6 Kết luận chương 54 Chương 3: NGHIÊN CỨU MA SÁT MÒN VẬT LIỆU MÁ PHANH TRÊN XE MÁY 55 3.1Đánh giá sơđồ kết cấu cấu phanh 55 3.2 Cơ cấu phanh đĩa 55 3.3 Cơ cấu phanh trống 57 3.3.1 Xác định mômen phanh cấu phanh sinh (hiệu cấu phanh) 58 3.3.2 Đƣờng đặc tính tĩnh guốc phanh cấu phanh 61 3.3.3 Đƣờng đặc tính tĩnh số cấu phanh điển hình 64 3.4 Hệ số ma sát µ không ổn định trình phanh 66 3.5 Sự làm việc cấu phanh điều kiện ẩm ướt 68 3.6 Nguyên lý hoạt động dạng hư hỏng hệ thống phanh đĩa 70 3.6.1 Cấu tạo hệ thống phanh đĩa xe máy 70 3.6.2 Nguyên lý hoạt động 71 3.6.3 Dạng hƣ hỏng thƣờng gặp 71 3.7 Hệ thống thiết bị thí nghiệm 72 3.7.1 Những yêu cầu thiết bị thí nghiệm 72 3.7.2 Sơ đồ nguyên lý thiết bị thí nghiệm 73 3.7.3 Thiết bị thí nghiệm 74 3.7.4 Các thông số thí nhiệm 75 3.7.5 Đo xử lý số liệu: 76 3.8 Kết luận chương 79 KẾT LUẬN VA KIẾN NGHỊ 81 TAI LIỆU THAM KHẢO 82 DANH MỤC BẢN VẼ Hình 1.1 Mô hình vật liệu composite 11 Hình 1.2 Phân loại vật liệu composite theo pha 12 Hình 1.3 Sợi bazan dạng lô cuộn dùng làm cốt vật liệu basalt chống cháy nổ cho công nghiệp hàng không, công nghiệp ô tô, công nghiệp dầu khí, kỹ thuật quân 16 Hình 1.4 Bông khoáng dạng ống định hình đƣợc làm từ đá bazan loại sản phẩm cách nhiệt đặc biệt sử dụng bọc lót cách nhiệt hệ thống ống dẫn nƣớc, thiết bị áp lực, lò 17 Hình 1.5 Xe đạp hand- made làm từ sợi cacbon gỗ 19 Hình 1.6 Thân, vỏ, vách ngăn tàu vũ trụ sử dụng vật liệu composite polyme cốt sợi bon 26 Hình 1.7 Thanh truyền pittông làm vật liệu composite 27 Hình 1.8 Má phanh xe máy làm vật liệu amiăng 32 33 Hình 2.1: Sự phụ thuộc lực ma sát Fms vào giá trị dịch chuyển λ 35 Hình 2.2: Sự phụ thuộc lƣợng mòn U vào thời gian t hay quãng đƣờng ma sát L 39 Hình 2.3: Các dạng ma sát theo chuyển động 41 Hình 2.4 Mô hình cấu trúccủa lớp bềmặt tróc loại 45 Hình 2.5 Mô hình cấutrúc cáclớp bềmặt khibị tróc loại 46 Hình 2.6 Mô hình cấu trúc lớp bề mặt ma sát bị phá hủy mỏi 47 Hình 2.7 Mô hình cấu trúc lớp bề mặt mòn Fretting 48 Hình 2.8 Sơ đồ vị trí vùng ma sát bình thƣờng 50 Hình 2.9: Sơ đồ nguyên tắc biến thiên hệ số ma sát phụ thuộc vào áp suất pháp tuyến f = (p) 51 Hình 2.10 Sở đồ nguyên tắc biến thiên hệ số ma sát phụ thuộc vận tốc trƣợt f=f(v) 52 Hình 3.1 Sơ đồ cấu phanh đĩa (a) đƣờng đặc tính tĩnh (b) 56 Hình 3.2.Các sơ đồ phanh trống chủ yếu dùng ô tô xe máy 58 Hình 3.3.Sơ đồ tính toán mô men phanh guốc phanh trƣớc cấu phanh trống 58 Hình 3.4 Quan hệ hệ số K0 góc ôm má phanh β0 60 Hình 3.5 Đƣờng đặc tính tĩnh guốc phanh cấu phanh có lực dẫn động nhƣ tâm quay guốc phanh phía 62 Hình 3.6.Đƣờng đặc tính tính tĩnh loại cấu phanh 66 Hình 3.7 Đƣờng đặc tính ma sát theo tốc độ cấu phanh ô tô 68 Hình 3.8 Giản đồ phanh cấu phanh bị ƣớt I, II , V thứ tự đạp phanh 69 Hình 3.9.Sơ đồ hệ thống xilanh 70 Hình 3.10 Sơ đồ hệ thống ngàm phanh 70 Hình 3.11.Má phanh đĩa xe máy bị mòn 71 Hình 3.12.Đĩa phanh bị mòn 72 Hình 3.13 Hệ thống thiết bị thí nghiệm máy đo ma sát BK MS-MFXM 73 Hình 3.14 bị đo ma sát BK MS-MFXM 73 Hình 3.15 Mẫu chuẩn bị thí nghiệm 74 Hình 3.16 Hình dáng, kích thƣớc mẫu số 75 Hình 3.17 Hình dáng, kích thƣớc mẫu số 75 Hình 3.18 Tổ chức bề mặt loại má phanh xe máy khảo sát đó: 76 Hình 3.19 Đồ thị hệ số ma sát phụ thuộc vào áp lực dầu phanh 79 Bảng 1.1.So sánh định tính vài tính chất lý số loại sợi 13 Bảng 1.2 So sánh đặc tính sợi amian với sợi bazan 15 Bảng 1.3 Đặc tính lý số vật liệu polyme nhiệt dẻo 24 Bảng 3.1 Tỷ số truyền mô men phanh số cấu phanh chủ yếu 65 Bảng 3.2:Kết đo thực nghiệm tính toán hệ số ma sát 77 Bảng 3.3: Kết tính toán hệ số ma sát µ mẫu số 77 Bảng 3.4: Kết tính toán hệ số ma sát µ mẫu số 78 Bảng 3.5: Kết tính toán hệ số ma sát µ mẫu số 2: 78 MỞ ĐẦU TÍNH CẤP THIẾT CỦA ĐỀ TÀI Xe máy phƣơng tiện chiếm đa số giao thông đƣờng Việt Nam, nhu cầu sử dụng sửa chữa xe máy thị trƣờng Việt Nam lớn Hiện thiết bị phụ tùng thay sửa chữa xe máy có nhu cầu cao, doanh nghiệp, công ty sản xuất phụ tùng xe máy nghiên cứu đƣa thị trƣờng nhiều sản phẩm thiết bị thay thế, đặc biệt cặp má phanh xe máy, trình sử dụng phanh xe máy cặp má phanh xe máy thiết bị đặc biệt quan trọng ảnh hƣởng định đến tính mạng an toàn ngƣời điều khiển xe máy tham gia giao thông, cặp má phanh xe máy trình sử dụng dễ bị mòn ảnh hƣởng nhiều yếu tố: vật liệu cặp ma phanh, điều kiện môi trƣờng sử dụng xe máy,…nên nhu cầu thay cặp má phanh xe máy lớn, thông thƣờng cặp má phanh đĩa xe máy mòn xe chạy đƣợc khoảng 10000km Việc nghiên cứu yếu tố ảnh hƣởng đến ma sát mòn cặp má phanh xe máy giúp cải thiện đƣợc tuổi thọ, chất lƣợng cặp má phanh xe máy nhƣ an toàn ngƣời tham gia giao thông Vì đề tài “ Nghiên cứu thực nghiệm tính ma sát cặp ma sát má phanh xe máy” mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục đích nghiên cứu Mục đích đề tài (các kết cần đạt đƣợc): Nghiên cứu ảnh hƣởng số thông số tới ma sát cặp ma sát má phanh điều kiện phòng thí nghiệm, xây dựng đƣợc đồ thị thể đƣợc biến đổi ma sát điều kiện thí nghiệm Đối tượng phạm vi nghiên cứu Đối tƣợng nghiên cứu tính ma sát cặp ma sát má phanh xe máy cặp má phanh xe máy hãng xe Honda, Yamaha, Suzuki, dung tích xilanh từ 100cc trở lên loại xe sử dụng phổ biến nƣớc ta Đề tài giới hạn phạm vi nghiên cứu vấn đề sau : - Tìm hiểu vật liệu composite làm má phanh xe máy -Tổng quan ma sát, mòn vật liệu má phanh - Nghiên cứu ma sát mòn vật liệu má phanh xe máy, sơ đồ thực nghiệm đo tính ma sát thiết bị khảo sát lực ma sát cặp má phanh đĩa xe máy - Xây dựng đƣờng cong ma sát thực nghiệm PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu lý thuyết dựa phân tích tổng hợp kết thí nghiệm Nghiên cứu thực nghiệm đƣợc tiến hành với hệ thống thiết bị thực nghiệm đƣợc thiết kế gần giống với điều kiện làm việc cặp ma sát má phanh xe máy nhằm kiểm chứng mô hình lý thuyết, tìm mối quan hệ đối chiếu, kiểm chúng với kết nghiên cứu có Ý NGHĨA KHOA HỌC VÀ THỰC TIỄN CỦA ĐỀ TÀI Ý nghĩa khoa học Nghiên cứu tính ma sát vật thể rắn sở xác định chế ma sát điều kiện ban đầu để điều khiển trình ma sát má phanh theo hƣớng có lợi tối ƣu Ý nghĩa thực tiễn An toàn xe máy vấn đề quan trọng tham gia giao thông Việt Nam có số lƣợng xe máy lớn giới, nghiên cứu má phanh xe máy góp phần nâng cao độ an toàn tin cậy xe máy tham gia giao thông NỘI DUNG VÀ CÁC VẤN ĐỀ CẦN GIẢI QUYẾT Nội dung nghiên cứu sâu vào vấn đề sau: - Tìm hiểu vật liệu composite làm má phanh xe máy - Cơ sở lý thuyết ma sát mòn - Sơ đồ thực nghiện đo tính ma sát thiết bị khảo sát lực ma sát cặp má phanh đĩa xe máy - Xây dựng đƣờng cong ma sát thực nghiệm Phần kết luận chung phƣơng hƣớng nghiên cứu Chương 1:TỔNG QUAN VẬT LIỆU COMPOSITE LÀM MÁ PHANH XE MÁY 1.1 Sự phát triển nhu cầu sử dụng xe máy thị trường Việt Nam Trong gần 20 năm qua, nhờ nỗ lực tâm toàn Đảng toàn dân ta việc thực chủ trƣơng sách đắn Đảng, kinh tế Việt Nam đạt đƣợc thành tựu quan trọng có tính bƣớc ngoặt đƣờng xây dựng đổi đất nƣớc Việc thực sách mở cửa hội nhập với kinh tế nƣớc khu vực giới làm cho kinh tế Việt Nam phát triển đạt đƣợc thành tựu đáng kể Tốc độ tăng trƣởng tổng sản phẩm nƣớc (GDP) bình quân đạt 7%/năm nhiều năm, đặc biệt giai đoạn 1991-1995 (đạt 8,2%/năm) GDP bình quân đầu ngƣời giai đoạn 1996-2000 462 USD, ƣớc thực giai đoạn 2001-2005 600 USD Nguồn vốn đầu tƣ trực tiếp nƣớc ngòai (FDI) giai đoạn 2001-2005 cấp bổ sung đạt 15-16 tỷ USD, tăng gấp 1,5 lần so với giai đoạn 1996-2000 (Tạp chí Thông tin kinh tế - xã hội số –tháng 5/2005) Bên cạnh thành tựu kinh tế, sau 20 năm tiến hành đổi mới, Việt Nam đạt đƣợc số thành tựu xã hội, có tác động thúc đẩy kinh tế phát triển Việt Nam hoàn thành xuất sắc mục tiêu giảm nửa số ngƣời nghèo nửa số ngƣời dân bị đói theo chuẩn quốc tế so với năm đầu thập niên 90 khoảng 10 năm Cụ thể: giai đoạn 2002-2004, mức sống - thể qua chi tiêu hộ gia đình, đƣợc cải thiện rõ rệt Tính chung nƣớc, chi tiêu hộ gia đình theo giá so sánh thời kì 2003-2004 đạt 328000 đồng, tăng bình quân 12,1%/năm (Tạp chí Thông tin kinh tế - xã hội số 6- tháng6/2005) Nhƣ phát triển kinh tế có ảnh hƣởng trực tiếp tích cực đến đời sống ngƣời dân Đời sống ngƣời dân bƣớc đựơc cải thiện nâng cao rõ rệt.Cũng nhƣ nhu cầu tự nhiên nhƣ ăn, mặc, nhu cầu khác thiếu đƣợc ngƣời sống phƣơng tiện lại hay gọi phƣơng tiện giao thông Và để đáp ứng đựơc nhu cầu ngƣời dân hàng loạt phƣơng tiện giao thông đựơc nghiên cứu, sản xuất đƣa vào sử dụng nhƣ ô tô, xe máy, xe đạp điện… Nếu nhƣ Việt Nam khoảng hai thập niên trƣớc đây, xe máy mang tính thiểu số, đƣợc vị nể với tƣ cách sản phẩm tân kỳ, tài sản lớn phƣơng tiện giao thông năm gần đây, xe máy trở nên phổ biến hầu nhƣ trở thành phƣơng tiện giao thông đại đa số ngƣời dân Hiện nay, có hộ gia đình có 1, chí có đến 3, xe máy nhà Trong cấu tham gia giao thông đô thị Việt Nam, số liệu cho biết: xe máy chiếm vị trí đầu bảng với tỉ lệ khoảng 61% tổng phƣơng tiện giao thông Chỉ riêng thành phố Hồ Chí Minh có triệu xe máy, Hà Nội số khoảng triệu xe, không kể đến số lƣợng xe không nhỏ vùng khác Ngoài ra, thu nhập bình quân ngƣời Việt Nam nay, xe máy lựa chọn phù hợp – có giá tƣơng đối phù hợp (nhiều xe máy Trung Quốc có giá rẻ) Nhận biết đƣợc nhu cầu khổng lồ xe máy nhƣ nên thời gian qua có nhiều nhà cung cấp thị trƣờng xe máy Việt Nam Các hãng xe máy tiếng giới nhƣ: Honda, SYM, Suzuki, Yamaha… tiến hành liên doanh với Việt Nam để sản xuất cung cấp cho ngƣời tiêu dùng Việt Nam Thêm vào đó, năm trở lại đây, thị trƣờng xe máy đa dạng đa dạng xe máy Trung Quốc đƣợc nhập nhƣ đƣợc sản xuất ạt Việt Nam Sản phẩm xe máy Trung Quốc với ƣu giá rẻ, chủng loại phong phú thực phù hợp với ngƣời tiêu dùng Việt Nam có nhu cầu sử dụng xe máy song thu nhập thấp ngƣời dân có nhu cầu đổi kiểu dáng xe nhƣng đủ tiền… 1.2 Khái niệm vật liệu composite [2] Vật liệu composite vật liệu tổ hợp ( mức độ vĩ mô ) hai hay nhiều vật liệu thành phần khác hình dạng thành phần hóa học nhằm tạo nên vật liệu có tính vƣợt trội so với vật liệu thành phần 10 Hình 3.7 Đường đặc tính ma sát theo tốc độ cấu phanh ô tô a- Cơ cấu phanh trƣớc ô tô ZIL-130 với má phanh thành phần loại I b- Cơ cấu phanh trƣớc ô tô ZIL-130 với má phanh thành phần loại II c- Cơ cấu phanh ô tô KAMAZ-5320 d- Cơ cấu phanh đĩa ô tô cao cấp ZIL-114 3.5 Sự làm việc cấu phanh điều kiện ẩm ướt [4] Nƣớc ta vùng nhiệt đới, mƣa nhiều, số lƣợng ngày mƣa năm đạt tỷ lệ 41% Cơ cấu phanh xe máy kể phanh đĩa phanh trống không kín, nƣớc dễ bám vào đôi bề mặt ma sát cấu phanh lúc trời mƣa làm hệ số ma sát giảm giản đồ phanh không giống nhƣ giản đồ phanh cấu phanh khô Trên hình 3.8 trình bày giản đồ phanh xe ZIL-130 cấu phanh bị ƣớt Ở lần đạp phanh giản đồ phanh có dạng đƣờng I, lần đạp phanh thứ hai giản đồ phanh có dạngđƣờng II, v.v phải đến lần đạp phanh thứ năm giản đồ phanh trở lại dạng bình thƣờng nhƣ cấu phanh khô (đƣờng V) Số lần đạp phanh để giản đồ phanh trở lại bình thƣờng nhƣ cấu phanh khô tùy thuộc mức độ ƣớt má phanh trống phanh 68 Từ giản đồ phanh (hình 3.8) thấy hiệu phanh lần đạp phanh thấp cấu phanh bị ƣớt, nghĩa quãng đƣờng phanh dài, lực phanh sinh bánh xe gia tốc chậm dần nhỏ Để đánh giá giảm hiệu phanh cấu phanh bị ƣớt dùng hệ số quãng đường phanh λP, hệ số đƣợc biểu thị biểu thức sau: (3.35) Trong đó: SP ƣớt – quãng đƣờng phanh ô tô cấu phanh ƣớt SP khô – quãng đƣờng phanh ô tô cấu phanh khô Hệ số λP phần trăm quãng đƣờng phanh cấu phanh bị ƣớt so với cấu phanh khô Trên hình 3.8 trình bày thay đổi hệ số tăng quãng đƣờng phanh λPtheo số lần đạp phanh thiết kế thí nghiệm đƣờng xe ZIL-130 tốc độ bắt đầu phanh v = 30km/h áp suất dẫn động phanh p = 6kG/cm2 Hình 3.8 Giản đồ phanh cấu phanh bị ướt I, II , V thứ tự đạp phanh Từ hình 3.8 thấy lần đạp phanh quãng đƣờng phanh cấu phanh bị ƣớt tăng 67% so với cấu phanh khô phải đạp phanh đến bảy lần quãng đƣờng phanh trở gần giá trị quãng đƣờng phanh cấu phanh khô, nghĩa hiệu phanh trở lại bình thƣờng Điều ngƣời lái xe cần phải hình dung rõ, phanh ô tô dƣới trời mƣa xe lội qua suối, qua phà mà cấu phanh bị bắn nƣớc bị ngâm nƣớc Từ phân tích thấy hệ thống phanh cấu phanh cụm làm việc không ổn định điều kiện sử dụng hệ số ma sát µ thay đổi 69 thay đổi vận tốc bắt đầu phanh, thay đổi áp suất dẫn động phanh bề mặt ma sát bị ẩm ƣớt 3.6 Nguyên lý hoạt động dạng hư hỏng hệ thống phanh đĩa 3.6.1 Cấu tạo hệ thống phanh đĩa xe máy a) Hệ thống xilanh Hình 3.9.Sơ đồ hệ thống xilanh b) Hệ thống ngàm phanh Hình 3.10 Sơ đồ hệ thống ngàm phanh 70 3.6.2 Nguyên lý hoạt động Khi ta tác dụng lực bóp tay phanh thông qua phận phanh tác dụng lực vào pít tông- xi lanh dịch chuyển làm tăng áp suất dầu áp lực đƣờng ống dầu hệ thống phanh, đẩy pít tông mang má phanh động ép vào đĩa phanh tạo nên lực ma sát làm cho đĩa phanh gắn bánh xe giảm dần tốc độ quay dừng lại theo yêu cầu ngƣời lái xe Khi ngƣời lái xe nhả tay phanh, nhờ lò xo hệ thống xi lanh đẩy pít tông dịch chuyển ngƣợc lại, dầu đƣợc hồi trở lại hộp dầu hệ thống xilanh chính, áp suất hệ thống dầu phanh giảm nhanh, làm áp lực dầu phanh ép má phanh vào đĩa phanh giảm đột ngột, lực vòng đĩa phanh tác dụng lên má phanh làm má phanh dịch chuyển vị trí ban đầu 3.6.3Dạng hư hỏng thường gặp Trong trình sử dụng tiếp xúc cặp má phanh đĩa phanh xe máy thời gian dài dần dẫn tới ma sát mòn xuất làm giảm chiều cao cặp ma sát má phanh Hình 3.11.Má phanh đĩa xe máy bị mòn Khi mòn, chiều dày má phanh lai từ 2-3mm (hoặc có tiếng kêu, rít sử dụng phanh) phải thay má phanh mới, để tránh làm hƣ hỏng, mòn đĩa phanh 71 Hình 3.12.Đĩa phanh bị mòn 3.7Hệ thống thiết bị thí nghiệm 3.7.1 Những yêu cầu thiết bị thí nghiệm Trong nghiên cứu khoa học việc xây dựng hệ thống thí nghiệm cần đảm bảo yêu cầu kỹ thuật sau: - Đáp ứng đƣợc yêu cầu vấn đề lý thuyết cần nghiên cứu - Đảm bảo độ xác, độ tin cậy độ ổn định - Đảm bảo việc thu thập xử lý số liệu thí nghiệm thuận lợi - Đảm bảo tính khả thi - Đảm bảo tính kinh tế Hệ thống thí nghiệm đƣợc trình bày dƣới nhằm phục vụ cho đề tài:“Nghiên cứu thực nghiệm tính ma sát cặp ma sát má phanh xe máy” Hệ thống thiết bị đƣợc đặt Phòng thí nghiệm ma sát học viện Cơ khí trƣờng đại học Bách Khoa Hà Nội 72 Hình 3.13 Hệ thống thiết bị thí nghiệm máy đo ma sát BK MS-MFXM 3.7.2 Sơ đồ nguyên lý, cấu tạo thiết bị thí nghiệm MS-MFXM Hình 3.14 73 Trong đó: 1: Thiết bị tác dụng lực lên dầu phanh 2: Đồng hồ đo áp lực dầu phanh 3:Xy lanh dầu má phanh 4: Má phanh Trình tự thí nghiệm: 5:Đồng hồ đo lực 9: Động 6:Hệ thống ngàm phanh 10: Đĩa phanh xe máy 7: Bộ ly hợp 8: Dây đai - Chuẩn bị mẫu thí nghiệm, lắp gá đặt mẫu thí nghiệm vào ngàm phanh - Set thiết bị; - Đặt tải trọng Q - Tiến hành lấy số liệu kết từ đồng hồ đo lực - Q 3.7.3Thiết bị thí nghiệm Mẫu thí nghiệm:mẫu số má phanh Viva hãng Suzuki, mẫu số má phanh xeSirius hãng Yamaha, mẫu số má phanh xe Future hãng xe Honda Hình 3.15 Mẫu chuẩn bị thí nghiệm 3.16 3.17 74 a h R2 R1 R6 R3 R4 R5 k g Hình 3.16 Hình dáng, kích thước mẫu số b c R1 d a f R e Hình 3.17 Hình dáng, kích thước mẫu số Kích thƣớc mẫu số là: a= 2, R1 =10 mm, R2 =75mm, R3 =10mm, R4 =10mm, R5 =48mm, R6 =10mm, h = 10mm Thông số kích thƣớc mẫu số số là: a=25 mm, b= 76mm, c= 8,5mm, d= 19mm, e= 7mm, f= 2mm, R= 59mm, R1= 93mm, k = 10mm, g = 4mm 75 a) b) c) Hình 3.18 Tổ chức bề mặt loại má phanh xe máy khảo sát đó: Mẫu số 1, b) Mẫu số 2, c) Mẫu số 3.7.4 Các thông số thí nghiệm - Số vòng quay đĩa phanh n= 550 vòng/phút; – Bar đến Bar - Thử nghiệm với mẫu số 1, mẫu số 2, mẫu số 3; - Đƣờng kính đĩa phanh D= 220mm; - Thí nghiệm với điều kiện ma sát khô; - Diện tích bề mặt vật liệu ma sát má phanh xe Sn: Mẫu số S2=15,07cm2; Mẫu số S1=S3=13,93 cm2 - Diện tích pít tông ngàm dƣới là: Spt = 7,06 cm2 76 3.7.5 Đo xử lý số liệu: Bảng 3.2:Kết đo thực nghiệm tính toán hệ số ma sát Áp lực dầu phanh Kết đo thí nghiệm đồng hồ đo lực (số vạch) Mẫu số Mẫu số Mẫu số 0,5 3 7 1,5 10 14 12 2,5 15 13 15 (kgf) Áp dụng công thức (3.2) ta có: Mp= 2P µ rm.s= 2P µ rd Nên Với MP = Ptt rd ta có : Trong P lực dầu phanh tác dụng lên má phanh: Ptt tra số vạch đồng hồ đo lực theo đƣờng đặc tính Bảng 3.3: Kết tính toán hệ số ma sát µ mẫu số Áp lực dầu phanh Ptt (N) P (N) µ 0,5 9,1 0,070 0,65 14,1 0,1413 0,50 1,5 20,25 0,211 0,48 23,12 0,282 0,41 2,5 27,53 0,353 0,39 (Bar) 77 Bảng 3.4: Kết tính toán hệ số ma sát µ mẫu số Áp lực dầu phanh Ptt (N) P (N) µ 0,5 7,7 0,070 0,55 13,81 0,1413 0,49 1,5 17,30 0,211 0,41 21,99 0,282 0,39 2,5 26,12 0,353 0,37 (Bar) Bảng 3.5: Kết tính toán hệ số ma sát µ mẫu số 2: Áp lực dầu phanh Ptt (N) P (N) µ 0,5 8,9 0,070 0,64 13.56 0,1413 0,48 1,5 16,88 0,211 0,40 20,86 0,282 0,37 2,5 24,71 0,353 0,35 (Bar) 78 µ 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 Áp lực dầu phanh (Bar) 0.1 0.5 Mẫu số 1 1.5 Mẫu số 2 2.5 Mẫu số Hình 3.19 Đồ thị hệ số ma sát phụ thuộc vào áp lực dầu phanh Nhận xét: phanh loại má phanh có hệ số ma sát tƣơng đồng - Hệ số ma sát loại má phanh có giá trị cao áp lực dầu phanh 0,5 Bar - 79 3.8 Kết luận chương 3: Cặp ma sát má phanh xe máy có tính định đến tính làm việc xe máy, nên việc nghiên cứu hệ số ma sát cặp ma sát khác hãng xe khác cho ta thấy ảnh hưởng , vật liệu cặp ma sát, điều kiện vận hành tạo điều kiện lựa chọn, thiết kế áp lực phanh, vật liệu cặp ma sát cho phù hợp với chế độ sử dụng xe máy nước ta Trong điều kiện phòng thí nghiệm với thiết bị đo ma sát má phanh xe máy qua khảo sát loại vật liệu ma phanh xe máy cho thấy: - - 0,5 ÷ Bar 80 KẾT LUẬN VÀ KIẾN NGHỊ Luận văn trình bày tổng quan vật liệu composite vật liệu cặp ma sát má phanh xe máy lý thuyết ma sát mòn vật liệu, từ cho thấy việc lựa chon cặp vật liệu thiết kế hình dạng cặp ma sát má phanh xe máy cần phải phù hợp với điều kiện sử dụng,dung tích xilanh, điều kiện khí hậu Luận văn tổng hợp nghiên cứu cấu hệ thống phanh tổ chức thực nghiệm khảo sát hệ số ma sát thông qua thiết bị đo - Thông qua kết thực nghiệm cho thấy hệ số ma sát hãng xe khác nằm phạm vi từ 0,35 đến 0,65 - Trong cặp ma sát khảo sát mẫu số 1có hệ số ma sát cao nhất, điều cho thấy công nghệ vật liệu làm má phanh hãng xe Yamaha ưu việt Kiến nghị : Có thể thay đổi vật liệu làm đĩa phanh từ vật liệu kim loại sang vật liệu gốm, ma sát sinh nhiệt làm đĩa phanh má phanh cực nóng, đĩa phanh gốm dùng sợi cacbon vật liệu gốm có nhiệt độ ổn định nên có ưu vượt trội so với đĩa phanh làm thép việc tản nhiệt, đĩa phanh gốm nhẹ, bền đĩa phanh thép Nên chọn cặp ma sát cho có hệ số ma sát vật liệu ma sát đĩa phanh nhỏ hệ số ma sát lốp xe bề mặt đường mà đảm bảo tuổi thọ hiệu phanh sử dụng Với đĩa phanh gốm nên chọn cặp ma sát có diện tích cặp ma sát lớn để tăng lực ép lên đĩa phanh, giúp tăng hệ số an toàn hệ thống phanh đĩa 81 TAI LIỆU THAM KHẢO [1] Nguyễn Anh Tuấn, Phạm Văn Hùng – Ma sát học, Đại học Bách Khoa Hà Nội [2] Nguyễn Hoa Thịnh, Nguyễn Đình Đức –Vật liệu Composite học & công nghệ - NXB khoa học kỹ thuật – 2002 [3] Đoàn Thị Thu Loan – Gia công Composite – NXB Bách Khoa – Hà Nội – 2013 [4] Nguyễn Hữu Cẩn – Phanh ôtô sở khoa học thành tự – NXB khoa học kỹ thuật Hà Nội – 2004 [5] Nguyễn Doãn Ý- Giáo trình ma sát mòn bôi trơn Tribology – ĐHBK Hà Nội [6] Nguyễn Anh Tuấn, Nguyễn Văn Thêm- Kỹ thuật ma sát biện pháp nâng cao tuổi thọ thiết bị [7] Phan Đình Vƣợng, Nguyễn Văn Dƣơng- Sửa chữa xe máy- NXB Giáo Dục – 2003 [8] Hoàng Trọng Bá- Sử dụng vật liệu phi kim loại nghành khí, Hà Nội 1995 [9] Donald H Buckley “Friction, Wear and Lubncation in Vacuum” Washington, NASALevisResearchCenter, 1971 [10] Kragelsky, V V Alisin Friction, Wear, Lubrication.Tribology handboo, Mir Publishers, 1981 [11] Mazumdar, Sanjay K Composites manufacturing: materials, product, anh process engineering The United states of America 2002 82 ... tính ma sát thiết bị khảo sát lực ma sát cặp má phanh đĩa xe máy - Xây dựng đƣờng cong ma sát thực nghiệm PHƢƠNG PHÁP NGHIÊN CỨU Nghiên cứu lý thuyết kết hợp với nghiên cứu thực nghiệm Nghiên cứu. .. vi nghiên cứu vấn đề sau : - Tìm hiểu vật liệu composite làm má phanh xe máy -Tổng quan ma sát, mòn vật liệu má phanh - Nghiên cứu ma sát mòn vật liệu má phanh xe máy, sơ đồ thực nghiệm đo tính. .. đề tài “ Nghiên cứu thực nghiệm tính ma sát cặp ma sát má phanh xe máy” mang tính cấp thiết, có ý nghĩa khoa học thực tiễn MỤC ĐÍCH, ĐỐI TƢỢNG VÀ PHẠM VI NGHIÊN CỨU Mục đích nghiên cứu Mục đích