CHƯƠNG 12 hệ THỐNG PHANH

Khi dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ lớn hơnso với phanh khí, vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong bầu chứa dầu của hệt hốngphanh, còn ở phanh khí lực này c

ở bânh xe, trong trường hợp năy sẽ lăm truyền động riíng rẽ Theo bộ phận tiến hănh phanh

cơ cấu phanh còn chia ra phanh guốc, phanh dải vă phanh đĩa Phanh guốc sử dụng rộng rêitrín ôtô còn phanh đĩa ngăy nay đang có chiều hướng âp dụng Phanh dải được sử dụng ở cơcấu phanh phụ (phanh tay) Theo loại bộ phận quay, cơ cấu phanh còn chia ra loại trống văđĩa Phanh đĩa còn chia ra một hoặc nhiều đĩa tùy theo số lượng đĩa quay Cơ cấu phanh cònchia ra loại cđn bằng vă không cđn bằng Cơ cấu phanh cđn bằng khi tiến hănh phanh khôngsinh ra lực phụ thím lín trục hay lín ổ bi của mayơ bânh xe, còn có cấu phanh không cđnbằng thì ngược lại Truyền động phanh có loại cơ, thủy, khí, điện vă liín hợp Ở ôtô du lịch vẵtô vận tải tải trọng nhỏ thường dùng truyền động phanh loại thủy (phanh dầu) Truyền độngphanh bằng khí (phanh hơi) thường dùng trín câc ôtô vận tải tải trọng lớn vă trín ôtô hănhkhâch, ngoăi ra còn dùng trín ôtô vận tải tải trọng trung bình có động cơ điízen cũng nhưtrín câc ôtô kĩo để kĩo đoăn xe Truyền động phanh bằng điện được dùng ở câc đoăn ôtô.Truyền động cơ chỉ dùng ở phanh tay

3 Yíu c uầ

Hệ thống phanh phải đảm bảo câc yíu cầu sau :

Muốn có quêng đường phanh ngắn nhất thì phải đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại

• Điều khiển nhẹ nhăng, nghĩa lă lực tâc dụng lín băn đạp hay đòn điều khiểnkhônglớn

trọnglượng bâm khi phanh với bất kỳ cường độ năo

• Không có hiện tượng tự siết phanh khi ôtô chuyển động tịnh tiến hoặc quay vòng

• Cơ cấu phanh thoât nhiệt tốt

Phanh chính thường dùng truyền động loại thủy – gọi là phanh dầu hoặc truyền độngloại khí – gọi là phanh khí Khi dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ lớn hơn

so với phanh khí, vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong bầu chứa dầu của hệt hốngphanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản lò xo để mở van phân phối của hệthống phanh Vì vậy phanh dầu chỉ nên dùng ở ôtô du lịch, vận tải cỡ nhỏ và trung bình vì ởcác loại ôtô này mômen phanh ở các bánh xe bé, do đó lực trên bàn đạp cũng bé Ngoài raphanh dầu thường gọn gàng hơn phanh khí vì nó không có các bầu chứa khí kích thước lớn

và độ nhạy khi phanh tốt, cho nên bố trí nó dễ dàng và sử dụng thích hợp đối với các ôtô kểtrên

Phanh khí thường sử dụng trên ôtô vận tải trung bình và lớn Ngoài ra các ôtô loại nàycòn dùng hệ thống phanh thủy khí Dùng hệ thống phanh này là kết hợp ưu điểm của phanhkhí và phanh dầu

1 Phanh d uầ

Ở phanh dầu lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh qua chất lỏng (chất lỏng đượccoi như không đàn hồi khi ép) ở các đường ống

Hình 12-1 Sơ đồ hệ thống phanh dầu ô tô

Sơ đồ hệ thống phanh dầu (hình 12.1) gồm có 2 phần chính : truyền động phanh và cơcấu phanh Truyền động phanh bố trí trên khung xe gồm có: bàn đạp 1, xilanh chính có bầuchứa dầu 2 để tạo ra áp suất cao, các ống dẫn dầu 3 đến các cơ cấu phanh Cơ cấu phanh đặt ở

bánh xe gồm có: xilanh làm việc 4, má phanh 5, lò xo kéo 6, trống phanh 7.

Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh dầu như sau: khi người lái tác dụng vào bànđạp 1 qua hệ thống đòn sẽ đẩy píttông nằm trong xilanh 2, do đó dầu bị ép và sinh ra áp suấtcao trong xilanh 2 và trong đường ống dẫn 3 Chất lỏng với áp suất cao sẽ tác dụnglên bề mặtcủa hai pittông ở xilanh 4 Hai píttông này thắng lực lò xo 6 sẽ đẩy hai má phanh 5 ép sát vàotrống phanh 7 và tiến hành phanh ôtô vì trống phanh 7 được gắn liền với moayơ bánh xe Khinhả bàn đạp nghĩa là lúc ngừng phanh, lò xo 6 sẽ kéo hai má phanh 5 về vị trí ban đầu, dướitác dụng của lò xo 6 các píttông trong xilanh làm việc 4 sẽ ép dầu trở lại xilanh chính 2

Sự làm việc của phanh dầu làm việc trên nguyên lý của thủy lực tĩnh học Nếu tác dụng lênbàn đạp phanh thì áp suất truyền đến các xilanh làm việc sẽ như nhau Lực trên các má phanhphụ thuộc vào đường kính píttông ở các xilanh làm việc Muốn có mômen phanh ở bánh xetrước khác bánh xe sau chỉ cần làm đường kính píttông của các xilanh làm việc khác nhau.Lực tác dụng lên các má phanh phụ thuộc vào tỷ số truyền của truyền động: đối vớiphanh dầu bằng tỷ số truyền của phần truyền động cơ khí nhân với tỷ số truyền của phầntruyền động thủy lực Nếu pittông ở xilanh làm việc có diện tích gấp đôi diện tích của pittông

ở xilanh chính thì lực tác dụng lên pittông ở xilanh làm việc sẽ lớn gấp đôi Như thế tỷ sốtruyền sẽ tăng lên hai lần, nhưng trong lúc đó hành trình của pittông làm việc sẽ giảm đi hailần, vì vậy mà chúng có quan hệ theo tỷ lệ nghịch với nhau cho nên làm khó khăn trong khithiết kế truyền động phanh

Đặc điểm quan trọng của hệ thống phanh dầu là các bánh xe được phanh cùng một lúc

vì áp suất trong đường ống dầu chỉ bắt đầu tăng lên khi tất cả các má phanh ép sát vào cáctrống phanh không phụ thuộc vào đường kính xilanh làm việc và khe hở giữa trống phanh và

má phanh

Hệ thống phanh dầu có các ưu điểm sau:

giữa các má phanh theo yêu cầu

• Hiệu suất cao

• Độ nhạy tốt, kết cấu đơn giản

phanh

Khuyết điểm của hệ thống phanh dầu là:

dùngcho ôtô có trọng lượng toàn bộ nhỏ, lực tác dụng lên bàn đạp lớn

• Khi có chỗ nào bị hư hỏng thì cả hệ thống phanh đều không làm việc được

• Hiệu suất truyền động sẽ giảm ở nhiệt độ thấp

2 Phanh khí

Phanh khí sử dụng năng lượng của khí nén để tiến hành phanh, người lái không cần mấtnhiều lực để điều khiển phanh mà chỉ cần thắng lò xo ở van phân phối để điều khiển việccung cấp khí nén hoặc làm thoát khí ở các bộ phận làm việc Nhờ thế mà phanh khí điềukhiển nhẹ nhàng hơn

Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh khí theo sơ đồ (h12.2) như sau:

Hình 12-2 Sơ đồ làm việc các hệ thống phanh cơ khí

Máy nén khí 1 được dẫn động bằng động cơ sẽ bơm khí nén qua bình lắng nước và dầu2đến bình chứa khí nén 3 Áp suất của khí nén trong bình xác định theo áp kế 8 đặt trongbuồng lái Khi cần phanh người lái tác dụng vào bàn đạp 7, bàn đạp sẽ dẫn động đòn vanphân phối 4, lúc đó khí nén sẽ từ bình chứa 3 qua van phân phối 4 đến các bầu phanh 5 và 6.Màng của bầu phanh sẽ bị ép và dẫn động cam phanh 9 quay, do đó các má phanh 10 được épvào trống phanh 11 để tiến hành quá trình phanh

3 Phanh th y khíủ

Trên hình 12.3 trình bay sơ đồ phanh thủy khí

Hình 12-3 Sơ đồ hệ thống phanh thủy khí

Hệ thống phanh thủy khí gồm có máy nén khí 1 dẫn động bằng động cơ ôtô, bình lọc 2,bình chứa khí nén 3, xilanh lực, van và xilanh phanh chính 4 (ba bộ phận này kết hợp làmmột cụm), ống dẫn dầu 5, xilanh làm việc 6, má phanh 7, trống phanh 8, bàn đạp điều khiển9

Khi làm việc, máy nén khí 1 qua bình lọc 2 sẽ cung cấp đến bình chứa 3 Khi tác dụng

lên bàn đạp 9 van sẽ mở để khí nén từ bình 3 đến xilanh lực sinh lực ép trên pittông củaxilanh chính 4, dầu dưới áp lực cao sẽ truyền qua ống dẫn 5 đến các xilanh 6 do đó sẽ dẫnđộng đến các má phanh 7 và tiến hành quá trình phanh Các ống dẫn khí ở hệ thống phanhnày ngắn cho nên độ nhạy của hệ thống phanh tăng lên.

Phanh thủy khí thường dùng trên ôtô tải tải trọng trung bình và lớn Nó phối hợp cả ưuđiểm của phanh khí và phanh dầu cụ thể là lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhạy cao, hiệusuất lớn và có thể sử dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau

Phanh thủy khí sử dụng chưa rộng rãi do phần truyền động thủy lực có những nhượcđiểm: ở nhiệt độ thấp hiệu suất giảm, chăm sóc kỹ thuật phức tạp như kiểm tra mức dầu vàthoát không khí khỏi truyền động…

3 Tính toán c c u phanh ơ ấ

1 Xác đ nh mômen phanh c n sinh ra các c c u phanh:ị ầ ở ơ ấ

Mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của ôtô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dừngôtôhoàn toàn với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép Ngoài ra còn phải đảm bảogiữ ôtôđứng ở độ dốc cực đại (mômen phanh sinh ra ở phanh tay)

Đối với ô tô lực phanh cực đại có thể tác dụng lên một bánh xe ở cầu trước khiphanhtrên đường bằng phẳng là:

(12-1)

ở cầu sau là:

(12-2)

Ở đây:

G - trọng lượng ô tô khi tải đầy

G1, G2 - tải trọng tương ứng (phản lực của đất) tác dụng lên các bánh xe trước và sau

ở trạng thái tĩnh, trên bề mặt nằm ngang

m1p, m2p - hệ số thay đổi tải trọng tương ứng lên cầu trước và cầu sau khi phanh

a, b - khoảng cách tương ứng từ trọng tâm ô tô đến cầu

L - chiều dài cơ sở của ô tô;

- hệ số bám giữa lốp và đường

Các hệ số m1p, m2pxác định theo lý thuyết ô tô như sau:

(12-3)(12-4)Trong đó:

hg - chiều cao trọng tâm của ô tô

g - gia tốc trọng trường

jpmax - gia tốc chậm dần cực đại khi phanh;

’ - hệ số đặc trưng cường độ phanh

Ở ô tô cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe (phanh chân) Do đó mômenphanh tính toán cần sinh ra của mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước là:

(12-5)

Ở cầu sau (ô tô hai cầu) là:

(12-6)Trong đó: – bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Khi tính toán cơ thể chọn ’ = 0,4 ÷ 0,5 và = 0,7 ÷ 0,8

Khi xét về kết cấu thì ta có:

(12-7)(12-8)

Ở đây: M’p1, M’’p1 – mô men phanh sinh ra ở má phanh trước và má phanh sau của

mỗicơ cấu phanh ở cầu trướcM’p2, M’’p2 – mô men phanh sinh ra ở má phanh trước và má phanh sau của

mỗi cơ cấu phanh ở cầu sau

2 Tính toán c c u phanh gu cơ ấ ố

1 Quy lu t phân b áp su t trên má phanh gu cậ ố ấ ố

Hình 12-4 Sơ đồ dịch chuyển má phanh trong trống phanh

Muốn tính toán cơ cấu phanh guốc chúng ta cần phải biết quy luật phân bố áp suất trên

má phanh Tuỳ theo sự thừa nhận quy luật phân bố áp suất trên má phanh, chúng ta có nhữngcông thức để tính toán phanh guốc khác nhau Thí nghiệm chứng tỏ rằng độ hao mòn ở cácđiểm khác nhau của má phanh không giống nhau, do đó quy luật phân bố áp suất phanh đềutrên má phanh là không phù hợp với thực tế

Để tìm quy luật phân bố áp suất trên má phanh chúng ta có thể xét xem trên hình (12-4):

của điểm ấy khi phanh, nghĩa là coi như má phanh tuân theo định luật Húc Điềunày thừa nhận được trong phạm vi biến dạng thường rất nhỏ của má phanh

sát) biến dạng Sở dĩ như vậy là vì trống và guốc phanh làm bằng nguyên liệucứng hơn má phanh nhiều, kết cấu của trống và guốc phanh có đường gân tăngcường độ cứng vững

phanh

Qua đồ thị hình (12-4), giả sử rằng trong quá trình phanh khi má phanh vừa mới chạmvào bề mặt làm việc của trống phanh (thời điểm bắt đầu bị biến dạng) guốc phanh còn quay

thêm 1 góc θ nữa do má phanh bị biến dạng dưới tác dụng của lực P ở ống xilanh làm việc.

Khi coi điểm A trên má phanh, trong quá trình phanh sẽ quay quanh điểm O1 (chốt máphanh) đến điểm A’ tương ứng với góc quay là θ với bán kính O1A’= O1A

Từ A’ hạ A’B vuông góc với OA, đoạn AB đặc trưng cho biến dạng hướng kính của

má phanh tại điểm A khi má phanh quay một góc θ

Góc vì có A’B AO, A’A AO1 (coi θ rất bé)

Ở tam giác vuông ABA’ có:

AB = AA’.sinAA’ = O1A θ (θ tính theo rad) nên:

Áp suất tại điểm A theo giả thuyết sẽ tỷ lệ thuận với biến dạng hướng kính, do đó

q = k.AB = k.OO1.θ.sinβ (12-11)

Ở đây:

k – hệ số tỷ lệ, hay độ cứng của trống phanhTrong công thức (12-11) k và OO1 là hằng số, còn θ sẽ là góc quay chung cho tất cả các điểmcủa má phanh quay quanh tâm O1, cho nên nó là hằng số đối với các điểm của má phanh

Thay các hằng số bằng một trị số không đổi k và coi điểm A là một điểm bất kỳ xácđịnh trên má phanh bởi góc β (β ≠ const), cuối cùng ta có công thức tổng quát để xác định ápsuất ở bất kỳ điểm nào trên má phanh như sau:

hệ trục trục tọa độ X–X; Y–Y đi qua chốt OO1 của má phanh Áp suất cực tiểu ứng với lúcβ=0 ͦ và β=180 ͦ tại các điểm đó áp suất bằng không Biểu thị trên hình (12.4b) Tại điểm C ápsuất cực đại là:

Thực tế ra, các đầu cuối của má phanh hầu như không làm việc cũng vì thế mà góc

ôm βo của má phanh trên mỗi guốc phanh thường lấy nhỏ hơn 120 ͦ , đối với ôtô hiện nay góc

βo thường nằm trong giới hạn 90 ͦ ÷ 110 ͦ

Quy luật phân bố áp suất phanh này sẽ rất phức tạp cho việc tính toán cơ cấu phanh

Vì góc ôm βo hiện nay không lớn lắm và guốc phanh có thể bị biến dạng khi phanh cho nên

sự chênh lệch về phân bố áp suất trên má phanh trong phạm vi như thế không lớn lắm Vì thếtrong tính toán ban đầu khi chọn sơ bộ các kích thước, chúng ta coi như áp suất phân bố đềutrên má phanh để đơn giản cho tính toán Khi guốc phanh có độ cứng lớn và muốn tính chínhxác chúng ta phải tính theo quy luật phân bố áp suất hình sin

2 Tính toán c c u phanh gu cơ ấ ố

Tính toán cơ cấu phanh guốc là xác định các kích thước và các thông số cơ bản của cơcấu phanh để khi phanh có thể sinh ra mômen phanh đảm bảo hãm được ôtô Mômen này ởôtô mà mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau phải sinh ra được xác định qua các côngcông thức cơ bản (12.5) và (12.6) Các mômen trên được coi là mômen cơ bản để tính toán cơcấu phanh

1 Xác đ nh góc tác d ng ị ụ δ và bán kính đ t ặ ρ c a l c t ng h p trên má phanh ủ ự ổ ợ

a Trường hợp : Áp suất hãm phân bố đều trên má phanh q = q1 = const

Mômen sinh ra trên trống phanh phụ thuộc vào kết cấu của cơ cấu phanh Trênhình (12.5a) trình bày sơ đồ tính toán cơ cấu phanh với hai guốc phanh có điểm tựa cốđịnh riêng rẽ ở về một phía Nếu truyền động phanh là loại thủy lực (phanh dầu) thìlực ép P lên các guốc phanh sẽ bằng nhau khi ống xilanh làm việc có đường kính nhưnhau Nếu dùng cam để ép lên các guốc phanh (truyền động cơ loại cơ khí hoặc loạikhí) thì lực ép P1và P2 lên các guốc phanh sẽ khác nhau, trong khi đó độ dịch chuyểncủa các má phanh sẽ giống nhau vì chiều lực ma sát T1 và T2 khác nhau

Hình 12-5a Sơ đồ tính toán cơ cấu phanh với guốc phanh có điểm tựa riêng rẽ

Hình 12-5c T 1 tăng cường lực phanh, T 2 giảm lực phanh

Xét trường hợp khi hai guốc phanh được ép một lực P như nhau Trên hình(12-5a), trục Y1-Y1 đi qua tâm O và O1 và vuông góc với X-X1 đi qua điểm có áp suấtcực đại của áp lực phanh Khi phanh mỗi phân tử của má phanh bị tác dụng từ phíatrống phanh bởi lực thẳng góc dN1 và lực ma sát dT1 Lực ma sát: dT1 = µ.dN1

ở đây: µ - hệ số ma sát giữa trống phanh và má phanh Tính theo diện tích tác dụnglên trống phanh của lực dN1, dT1 ta có:

Ở đây: q1– áp suất phân bố trên má phanh trước (q1 = const theo giả thiết)

b – chiều rộng má phanh

rt– bán kính trong của trống phanh

dβ – góc ôm của phần tử má phanh đang xét

Khi áp suất phân bố đều trên má phanh thì tổng hợp lực N1 của tất cả các lực

dN1 phải nằm trên trục đối xứng OD của má phanh, nghĩa là D là điểm giữa của cung

EF Sơ đồ thể hiện ở hình (12-5b)

Hình 12-5b Sơ đồ xác định góc đặt của lực N 1 khi áp suất phân bố đều trên má phanh

Qua sơ đồ trên hình 12-5b, góc đặt lực δ tạo bởi lực N1 và trục X1-X1 được tính là:

(12-19)Momen phanh do các phần tử phanh:

Momen phanh tác dụng lên cả má phanh trước:

Ở đây: là góc ôm má phanh

Lực pháp tuyến tạo ra lực tiếp tuyến có điểm đặt cách tâm O bán kính ρ và tạo ra momenphanh được tính theo (12-20), nên ta có:

(12-24)

Ở đây: nửa góc ôm của phanh

Chú ý: góc và tính theo rad

Tức khi

b Trường hợp : Áp suất hãm phân bố trên má phanh theo quy luật hình sin q = qmax.sin β

Khi phân bố áp suất theo đường sin các phần tử lực dN1 và dT1 tác dụng lên

(12-27b)

Góc tạo bởi lực với trục X1-X1 :

qua đơn giản được:

(12-28)Momen phanh trên phần tử má phanh:

Momen phanh trên cả phần tử má phanh trước:

(12-29)Như vậy ta có:

Lực tổng hợp N1 tác dụng lên má phanh trước là:

(12-30)Bán kính đặt lực :

Thay các giá trị (12-29) và (12-30) và rút gọn có:

(12-31)Như vậy qua việc xác định góc tác dụng và bán kính đặt lực N1 trong hai trường hợp, ta cókết quả sau:

(12-16)(12-23)

(12-28)(12-31)

Từ các công thức trên ta thấy góc và bán kính chỉ phụ thuộc các thông số kích thướccảu cơ cấu phanh () mà không phụ thuộc vào trị số áp suất

Nếu má phanh trước và má phanh sau hoàn toàn đối xứng với trục đứng (nghĩa là cácthông số kích thước đều bằng nhau) thì góc và bán kính của má trước và má sau đều nhưnhau mặc dù áp suất trên hai má phanh phân bố theo cùng quy luật (phân bố đều hoặc theođường sin), nhưng với trị số khác nhau

Khi bố trí má phanh như trên hình 12.5c thì áp suất ở má phanh trước sẽ lớn hơn ở máphanh sau vì lực T1 ở má phanh trước tăng cường cho sự phanh, còn lực T2 ở má phanh saulại giảm sự phanh (hình 12-5c), nhưng góc và bán kính ở hai má phanh có trị số như nhau

2 Tính l c tác d ng lên gu c phanh P ự ụ ố 1 , P 2 :

Khi tính toán cơ cấu phanh, chúng ta cần xác định lực Pi tác dụng lên guốc phanh(hình 12-5c) để đảm bảo tổng số mômen phanh sinh ra ở guốc phanh trước (M’pl hoặc M’p2)

và guốc phanh sau (M’’p1 hoặc M’’p2) bằng mômen phanh tính toán (Mp1 hoặc Mp2) của mỗi

cơ cấu phanh Momen phanh tính toán được xác định theo công thức

(12-5)(12-6)Qua đây, tiếp tục xét quan hệ lực tác dụng Pi và momen phanh M’pl và M’’p1 (giả sửxét ở cơ cấu phanh trước) Khi thiết kế cơ cấu phanh chúng ta chọn trước qui luật phân bố ápsuất trên má phanh trên cơ sở chọn trước các thông số kết cấu ( 1, 2, rt) chúng ta tính được góc

và bán kính , nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N1 Lực R1 là lực tổng hợp của N1

và T1 hợp với một góc có giá trị:

(12-32)Giả thiết chọn sẽ xác định được góc nghĩa là xác định được hướng của lực R Góc ở máphanh trước và sau đều bằng nhau vì cùng một hệ số ma sát f Mômen phanh của cơ cấuphanh là:

(12-33)

Ở đây: R1, R2 – lực tổng hợp ở má phanh trước và sau

r0 – khoáng cách từ tâm O đến R1 và R2 (hình 12-5c)Bán kính ro xác định qua:

(12-34)Qua các công thức trên và từ (12-33) có thể xác định được tổng lực R1+R2

(12-35)Như vậy, trên mỗi guốc phanh có các lực Pi, Ri và phản lực qua chốt má phanh O1 hay O Giátrị P và R có thể xác định qua:

a Phương pháp họa đồ:

đường kính.

Guốc phanh trước và sau nằm ở vị trí cân bằng cho nên ba lực tác dụng P1, R1,

sẽ gặp nhau tại O’(đối với guốc phanh trước), P2, R2, gặp nhau tại O’’ (đối với guốcphanh sau) hình (12-5c) Chúng ta xây dựng đa giác lực cho guốc phanh trước vàguốc phanh sau với giá trị P1=P2.

Trên đa giác lực xác định được tỷ số cụ thể Như vậy biết

(12-35)

số đo trên đa giác lựcGiải ra trị số R1 và R2 Có R1 và R2 tính được P, U1, U2 là cơ sở để tính toántruyền động phanh, sức bền các chi tiết và các momen phanh Mp1, Mp2 yêu cầu ở cầu trước vàcầu sau

Khi guốc phanh bị ép bằng cam quay thì lực P1 và P2 tác dụng lên hai guốcphanh sẽ khác nhau, nhưng hai guốc phanh sẽ dịch chuyển như nhau và áp suất ở hai

má phanh bằng nhau, nên R1=R2, do đó có thể xác định được

(12-36)Biết được trị số lực R1 và R2, dựa vào các đa giác lực của guốc phanh trước vàsau vẽ theo phương pháp trên chúng ta sẽ xác định được trị số lực P1, P2, U1 và U2

b Phương pháp giải tích:

Tức như trên, ta có

- hệ số phân bố lực phanhĐối với guốc phanh trước có phương trình cân bằng lực với tâm O (hình 12-5c)

(12-37)(12-38)Hình chiếu trên trục X1-X1:

(12-39)Thay ;

(12-40)Giải phương trình ta được:

(12-41)hay

Tương tự đối với guốc phanh sau có:

(12-42)Hay

Giá trị lực R1, R2 căn cứ vào hai phương trình

- hệ số phân bố lực phanh

Có thể xác định giá trị riêng rẽ R1 và R2

• Trường hợp guốc phanh bị ép bằng cam quay

Khi guốc phanh bị ép bằng cam quay thì lực P1 và P2 tác dụng lên hai guốcphanh sẽ khác nhau, nhưng hai guốc phanh sẽ dịch chuyển như nhau và áp suất ở hai

má phanh bằng nhau, nên R1=R2, do đó có thể xác định được

(12-36)Khi thì ta có nên: , thay từ (12-41) và (12-42), ta có:

(12-43)

Ở đây: P1, P2 – lực tác dụng từ cam quay lên guốc phanh trước và sau, hai lực này có trị số

khác nhau Tỷ số của hai lực này được xác định theo:

(12-44)

3 Phanh t c ự ườ ng hóa

Nhằm tăng cường hiệu quả phanh qua việc tận dụng lực ma sát giữa má phanh trước

và trống phanh bằng cách hai chốt phanh được nối với nhau bằng thanh trung gian 1 7)

hình(12-Hình 12-6 Phanh tự cường hóa

Qua sơ đồ hình (12-7) ta thấy guốc phanh sau được ép vào trống phanh không nhữngbằng lực P mà còn bằng lực U2 có trị số bằng lực U1 Coi như guốc phanh và trống phanhhoàn toàn cứng chúng ta có thể xác định trị số ρ và ro theo phương trình (12.31) và (12.34)

Nếu lực P và U1 song song thì lực R1 cân bằng các lực trên cũng phải song song vàđồng thời lại tiếp tuyến với vòng tròn bán kính ro Chúng ta sẽ có các phương trình sau:

(12-45)

Điều kiện cân bằng guốc phanh sau, khi U2 = U1 là R2 = P + U1 + U3, do đó momenguốc phanh sau là :

(12-46)

So sánh (12-45) với (12-46) ta thấy rõ momen guốc phanh sau lớn guốc phanh trước.Điều kiện cân bằng mômen của tất cả các lực tác dụng lên guốc phanh trước đối vớiđiểm đặt lực U1 là: hình (12-7)

Từ (12-45) ta có được:

(12-47)Điều kiện cân bằng mômen của tất cả các lực tác dụng lên guốc sau trước đối vớiđiểm tựa A hình (12-7) là:

Thay vào (12-46) và biến đổi ta có:

(12-48)Qua công thức (12-47) và (12-48) cho chúng ta thấy rằng ở cơ cấu phanh tự cườnghóa khi có lực P tác dụng, guốc phanh sau sẽ sinh ra mômen phanh M’’p1 lớn hơn nhiều sovới guốc phanh trước

Nếu góc β1 và β2 của má phanh trước khác với má phanh sau thì ρ và ro của hai guốcphanh cũng sẽ khác nhau

Ở cơ cấu phanh tự cường hóa, hiệu quả phanh khi ôtô tiến và lùi đều như nhau

1.1.1 Phanh êm d u, s n đ nh c a ô tô khi phanh, hi n tị ư ổ ị ủ ệ ượng t si t.ự ế

Phanh êm dịu và sự ổn định của ô tô khi phanh phụ thuộc vào sự phân bố đều lực phanhbánh xe bên phải và trái khi các-đăng xe không bị gài khớp và sự ổn định của moment phanh

Mj0 đối với cơ cấu phanh đã có, khi hệ số ma sát μ có thể thay đổi trong giới hạn cho phép

(0.28 ÷ 0.30) và vào khả năng bị siết của cơ cấu phanh Nếu moment phanh của các bánh xebên trái và bên phải lệch nhau so với moment tính toánkhoảng 10 ÷ 15%, khi hệ số μ thayđổi, thì độ ổn định của động cơ khi phanh vẫn có thể đảm bảo được bằng cách giữ bánh lài.Trong quá trình phanh có thể xuất hiện hiện tượng tự siết Hiện tượng tự siếtxảy ra khi

má phanh bị ép sát vào trống phanhbang82 lực ma sát mà không có sự tác động của lực I dotruyển động lên guốc phanh Về cơ sở lý thuyết thì lúc này moment phanh Mj có giá trị vôtận

Đối với phanh guốc trên honh2 (12-5a) hiện tượng tự siết đã xãy ra khi có điều kiện sautheo công thức (12-41)

Ở guốc phanh tự cường hóa hiện tượng tự siết xảy ra khi c = r 0 hoặc b = r 0 theo công thức

(12-47) và (12-48), nghĩa là khi lực tổng hợp đó qua thanh ép trung gian hoặc khi lực tổnghợp P2 đi qua điểm tực A hình (12-7):

Hiện tượng tự siết xảy ra khi:

Cơ cấu phanh tự cường hóa có moment phanh ít ổn định hơn khi hệ số ma sát thay đổi

Vì có khả năng bị siết nhiều hơn so với cơ cấu phanh guốc mà có guốc có điểm tựa cố địnhriêng Cũng vì thế hiện nay cơ cấu phanh tự cường hóa không được dùng nhiều trên ô tô dulịch

1.2 Tính toán c c u phanh d i:ơ ấ ả

1.2.1 Phanh d i đ n: có hai lo i phanh d i đ n: lo i t si t và lo i t si t.ả ơ ạ ả ơ ạ ự ế ạ ự ế

Hình 12-7: Phanh dải đơn

a/ Loại không tự siết b/ Loại tự siết (ω nét đứt)

Các tác dụng lên phanh dải không tự siết

Khi tính thường chọn:

Nên:

Áp suất tại 2 đầu dải phanh:

Đầu cuốn vào Đầu nhã ra

Trong đó: B là bề rộng dải phanh

Đối với phanh dải tự siết hình b, ta có chiều quay thuận:

Chứng minh như trên có:

Hình 12.8: Phanh dải loại kép

Theo chiều thuận có;

i-Tỷ số truyền đòn điều khiển khi a=b

- một nửa góc ôm toàn bộ dải phanh

1.2.2 Tính toán c c u phanh đĩaơ ấ

(Hình 12-9/229) (12-10)

Theo sơ đồ cơ cấu phanh đĩa hình 12.-9 lực P do ống xilanh làm việcsinh ra sẽ làm cho đĩa ép 3 và tì vào ụ đỡ 4 Nhờ hòn bi 5 chạy trên cácrãnh nghiêng 6 làm cho 2 đĩa ép 3 và 1 bị ép vào vỏ của cơ cấu phanh đểtiến hành phanh

Từ điều kiện cân bằng trên đĩa ép, ta có:

ở đây:

T – thành phần lực pháp tuyến N có tác dụng song song với bề mặtlàm việc của đĩa ép (12 –9).

12-10

n- số lượng ống xilanh làm việc

P- lực dẩy ra của một ống xilanh làm việc

a-Khoảng cách từ đường trục của cơ cấu phanh đến đường tâm ốngliên hợp

μ- hệ số ma sát giữa má phanh với vỏ của cơ cấu phanh

p- số lượng đôi bề mặt ma sát của cơ cấu phanh p = 2

Thay Q từ công thức (12-51) có được :

Như vậy lực cần sinh ra trên một xilanh làm việc của cơ cấu phanh là:Qua phương trình 12-55 thấy rõ để tránh hiện tượng tự siết thì phải cần:

Từ đó có được:

Nếu Rb = Rtb thì

Ở ô tô hiện nay góc nằm trong khoảng Phanh đĩa có ưu điểm làhiệu quả phanh (moment phanh) không phụ thuộc vào chiều quay củatrống phanh Và không có lực hướng kính tác dụng lên trục Ở phanh đĩa,

áp suất phân bố đều trên bề mặt của phanh cho nên các má phanh (vòng

ma sát) cùng đĩa phanh hao mòn đều, tời gian làm việc lâu hơn

Nhược điểm của phanh đĩa là có lực chiếu trục của cơ cấu phanh (tuykhông lớn) cho nên khi thiết kế cần chú ý đến các điểm tựa để tiếp nhậncác lực chiếu trục

2 Xác định kích thước của má phanh

2.1 Phanh dải: kiểm tra theo lực kéo ở tiết diện nguy hiểm

2.2 Phanh guốc

Kích thước má phanh guốc chọn trên cơ sở đảm bảo công ma sátriêng, áp suất trên má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của các má phanh

và chế độ làm việc của phanh

Công ma sát riêng L xác định trên cơ sở má phanh tiếp thu toàn bộđộng năng của ô tô chạy với tốc độ trước khi phanh:

Ở đây:

: Trọng lượng toàn bộ ô tô khi đầy tải (kN)

: vận tốc ô tô khi bắt đầu phanh (m/s)

g: gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s2).

diện tích toàn bộ của má phanh của má phanh ở tất cả các cơ cấu

Trị số 2 công ma sát riêng đối với các cơ cấu phanh hiện có khi phanh

từ tốc độ cực đại đến khi xe dừng phải nằm trong tốc độ giới hạn sau:

Thời hạn pục vụ của má phanh phụ thuộc ở công ma sát riêng Côngnày càng lớn thì nhiệt độ phát ra càng cao khi phanh, trống phanh càng bịnóng nhiều và má phanh chóng bị hư hỏng

Một chỉ tiêu nữa để đánh giá thời hạn làm việc của má phanh trên bềmặt của má phanh Từ công thức 12-20

; (12-20)

Ta tính được áp suất trên bề mặt má phanh:

; (12-58)

Như vậy, áp suất trên bề mặt má phanh phụ thuộc bởi nguyên liệu

má phanh và trống phanh Áp suất này thay đổi trong giới hạn rộng Đốivới các má phanh hiện nay dùng cho ô tô áp suất cho phép khi phanh rời

phanh phụ thuộc vào góc tròn Khi quá lớn sẽ làm cho áp suất phân bốkhông đều

Khi phanh với từng đoạn ngắn không liên tục thì mômen phanh sẽ

không tăng Nếu phanh liên tục theo chu kì thì mômen thì thời gian phanh

sẽ giảm khi tăng góc ôm là do nhiệt độ của trống phanh tăng lên nhiều.Đối với phanh guốc, mà mỗi guốc phanh có điểm cố định riêng sẽ có

rất nhanh Thời hạn làm việc của má phanh còn được đánh giá bằng tỉ số ; (kg/m2) ; (12-59)

Ở đây:

M: khối lượng ô tô (kg)

: Tổng diện tích của bề mặt ma sát phanh ở tất cả các các má phanh