đồ án kết cấu tính toán hệ thống phanh

 Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có hư hỏng.. Trong trường hợp sử dụng cơ cấu phanh trên h

LỜI NÓI ĐẦU

Nền công nghiệp ô tô trong nước đang nỗ lực tìm chỗ đứng của mình, khi

phải cạnh tranh với nhiều nhà sản xuất nước ngoài Chính sách của nhà

nước là chú trọng phát triển vào phân khúc xe tải tải trọng nhỏ để gia tăng

sức tiêu thụ trong nước

Hệ thống phanh giữ vai trò quan trọng trong việc bảo đảm an toàn chuyển

động của ô tô Để đạt các chỉ tiêu hiệu quả, ổn định hướng chuyển động

của xe khi phanh, tăng độ tin cậy làm việc, hệ thống phanh trên ô tô ngày

càng được hoàn thiện về bố trí, kết cấu, lắp đặt và vận hành Sự phát triển

của khoa học, công nghệ kỹ thuật điện, điện tử và điều khiển tự động ngày

càng ứng dụng phổ biến trong công nghiệp ô tô nói chung, hệ thống phanh

nói riêng

Hệ thống chống bó cứng bánh xevà chống trượt quay bánh xe (hệ thông

phanh tích cực) khi phanh ra đời với mục đích nâng cao hiệu quả phanh

cho ô tô trong mọi trường hợp chuyển động, đảm bảo tính ổn định hướng

chuyển động của ô tô khi phanh Các hệ thống đó trên xe đang ngày được

phát triển và kết hợp cùng với các hệ thống hỗ trợ khác như EBD, BAS,

ESP

Hệ thống phanh tích cực là hệ thống không thể thiếu trên ô tô ở nhiều quốc

gia,còn tại Việt Nam, đây vẫn là thiết bị chưa bắt buộc phải trang bị trên

các dòng xe tải có trọng tải nhỏ Hầu hết các cơ sở sản xuất lắp ráp ô tô

trong nước chưa nghiên cứu để làm chủ công nghệ đó và phát triển thương

mại sản phẩm xe tải lắp ráp hệ thống phanh tích cực Các liên doanh ô tô

cũng không nghiên cứu sản phẩm này tại Việt Nam mà chỉ lắp ráp từ phụ

kiện nhập ngoại.Tuy nhiên với điều kiện khí hậu và đặc điểm cơ sở hạ tầng

nguy hiểm tính mạng cho người tham gia giao thông Vì vậy, nhằm nâng

cao tính năng an toàn, chất lượng và khả năng cạnh tranh của ô tô tải sản

xuất lắp ráp trong nước, e đã nghiên cứu đề tài“ hệ thống phanh khí nén

cho ô tô tải” tại trường Đại học Công Nghệ Giao Thông Vận Tải Dưới sự

hướng dẫn của thầy giáo Tạ Tuấn Hưng

Sau 15 tuần nghiên cứu,dưới sự hướng dẫn,chỉ bảo của thầy Tạ Tuấn Hưng

,và tập thể các thầy trong bộ môn ô tôđã tạo điều kiện giúp đỡ, em đã hoàn

thành được đồ án của mình

Sinh viên

CHƯƠNG 1 TỔNG QUAN HỆ THỐNG PHANH

1.1 Công dụng, phân loại, yêu cầu kết cấu hệ thống phanh.

Theo công dụng hệ thống phanh được chia thành các loại sau:

 Hệ thống phanh chính (phanh chân), dùng để giảm tốc độ khi xe

đang chuyển động

 Hệ thống phanh dừng (phanh tay), dùng đỗ xe khi người lái rời khỏi

buồng lái và dùng làm phanh dự phòng

 Hệ thống chậm dần (phanh bổ trợ) (phanh bằng động cơ, thuỷ lực

hoặc điện từ), dùng để tiêu hao bớt một phần động năng của ô tô khi

cần tiến hành phanh lâu dài (phanh trên dốc dài)

1.1.2.2 Theo kết cấu của cơ cấu phanh

Theo kết cấu của cơ cấu phanh hệ thống phanh được chia thành hai loại

sau:

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh dải

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh tang trống

 Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa

1.1.2.3 Theo dẫn động phanh

Theo dẫn động hệ thống phanh được chia ra:

 Hệ thống phanh dẫn động cơ khí

 Hệ thống phanh có cường hoá (có trợ lực).

1.1.2.4 Theo mức độ hoàn thiện hệ thống phanh

Hệ thống phanh được hoàn thiện theo hướng nâng cao chất lượng điều

khiển ô tô khi phanh Ta có các loại sau:

 Hệ thống phanh có bộ điều hòa lực phanh, dùng để điều chỉnh

momen phanh ở cơ cấu phanh, làm thay đổi momen phanh trên cầu

trước và cầu sau

 Hệ thống phanh có bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS)

Ngoài ra còn có một số hệ thống kết hợp với ABS (ASR, ESP,…) để

tăng khả năng cơ động và khả năng ổn định của xe khi phanh

1.1.3 Yêu cầu kết cấu

Hệ thống phanh trên ôtô cần đảm bảo các yêu cầu sau:

 Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe nghĩa là đảm bảo

quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp

nguy hiểm

 Đảm bảo sự ổn định chuyển động của xe và phanh êm dịu trong mọi

trường hợp

 Điều khiển nhẹ nhàng và thuận lợi: lực tác dụng lên bàn đạp hay cần

điều khiển không lớn, phù hợp khả năng điều khiển liên tục của

người lái

 Dẫn động phanh có độ nhạy cao, đảm bảo mối tương quan giữa lực

bàn đạp với sự phanh của ô tô trong quá trình thực hiện phanh

 Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo

quan hệ để đảm sử dụng hết trọng lượng bám của khi phanh ở các

cường độ khác nhau

 Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt, duy trì ổn định hệ số ma sát trong cơ

cấu phanh trong mọi điều kiện sử dụng

 Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp với lực phanh trên bánh xe

 Có khả năng giữ ôtô đứng yên trong thời gian dài, kể cả trên đường

dốc

 Đảm bảo độ tin cậy của hệ thống trong khi thực hiện phanh trong

mọi trường hợp sử dụng, kể cả khi một phần dẫn động điều khiển có

hư hỏng

1.2 Cấu tạo chung hệ thống phanh khí nén.

1.2.1.Cơ cấu phanh tang trống điều khiển bằng cam

Cơ cấu phanh tang trống được dùng khá phổ biến trên ô tô Trong cơ cấu

dạng tang trống sử dụng các guốc phanh cố định và được phanh với mặt trụ

trong của tang trống quay cùng bánh xe Như vậy quá trình phanh được

thực hiện nhờ ma sát giữa bề mặt tang trống và các má phanh

Cơ cấu phanh tang trống được phân loại theo phương pháp bố trí và điều

khiển các guốc phanh thành các dạng khác nhau Trong trường hợp sử

dụng cơ cấu phanh trên hệ thống phanh thuần túy khí nén, ta thường sử

dụng cơ cấu phanh điều khiển bằng cam

 Cơ cấu phanh điều khiển bằng cam

6 5

10

A A

Hình 1.1:Cấu tạo cơ cấu phanh dạng cam

1- Chốt guốc phanh; 2- Mâm phanh; 3- Tấm chắn; 4- Êcu; 5- Tấm đệm

chốt guốc phanh; 6- Khoá hãm; 7- Guốc phanh; 8- Lò xo hồi vị; 9- Tấmma

sát; 10- Trục con lăn; 11- Cam ép; 12- Con lăn; 13- Đòn điều chỉnh;

14-Trục cam phanh;

 Đặc điểm

Cơ cấu phanh này chỉ dùng cho xe có tải trọng lớn và dùng cho hệ thống

phanh dẫn động bằng khí nén

Cơ cấu phanh được bố trí kiểu đối xứng qua trục, có xi lanh khí nén điều

khiển cam xoay 11 ép guốc phanh 7 vào trống phanh Phần quay của cơ cấu

phanh là tang trống Phần cố định bao gồm mâm phanh 2 được cố định trên

dầm cầu

 Nguyên lý làm việc :

Cụm cơ cấu phanh lắp trên mâm phanh 2, nối cứng với bích cầu, các tấm

ma sát 9 có cấu tạo hình lưỡi liềm tương ứng với đặc tính mài mòn của

chúng và được lắp trên hai guốc phanh 7 Trên các guốc phanh có tán tấm

ma sát (má phanh) Các guốc phanh này tựa tự do lên các bánh lệch tâm lắp

trên mâm phanh 2, trục của các guốc phanh cùng với các mặt tựa lệch tâm

cho phép định tâm đúng các guốc phanh so với trống phanh khi lắp ráp các

cơ cấu Cam quay được chế tạo liền trục, với biên dạng Cycloit (hoặc

Acsimet) Khi phanh cam ép 11 sẽ chuyển động đẩy các guốc phanh ra làm

cho nó áp sát vào bề mặt trống phanh để thực hiện quá trìng phanh, giữa

cam ép 11 và guốc 7 có lắp con lăn 12 nhằm giảm ma sát và tăng hiệu quả

phanh, bốn lò xo hồi vị 8 trả guốc phanh về vị trí nhả phanh

Sự tác động của cam lên các guốc phanh với các chuyển vị như nhau, má

phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các má phanh trên cả hai guốc

phanh của cơ cấu có kích thước gần như bằng nhau

1.2.2 Hệ thống dẫn động điều khiển phanh

Hệ thống dẫn động có tác dụng truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn

đạp phanh đến cơ cấu phanh Hệ thống dẫn động phải đảm bảo được các

yêu cầu sau:

 Độ nhạy cần thiết của hệ thống;

 Hiệu quả điều khiển trong việc truyền năng lượng từ cơ cấu điều

khiển đến cơ cấu phanh của ôtô;

 Độ tin cậy của hệ thống kể cả khi có hư hỏng bất thường

Trong dẫn động phanh thủy lực sử dụng truyền động thủy tĩnh nối liền từ

cơ cấu điều khiển tới xylanh bánh xe Hệ thống dẫn động phanh thủy lực có

các ưu điểm sau :

 Thời gian chậm tác dụng ngắn

 Tạo được lực ép trên cơ cấu phanh đồng đều và đồng thời, làm tăng

tính ổn định của ô tô khi phanh

 Kết cấu đơn giản

 Có khả năng ứng dụng đa dạng trên nhiều loại ô tô khác nhau, khi đó

chỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

Nhược điểm của hệ thống dẫn động thủy lực:

 Tỷ số truyền không lớn nên không thể tăng lực điều khiển lên cơ cấu

phanh, khi yêu cầu lực tác dụng phanh lớn cần phải hành trình bàn

đạp lớn hoặc dùng trợ lực

 Hiệu suất truyền giảm khi nhiệt độ thay đổi

Trong hệ thống dẫn động có điều khiển bằng thủy lực trên ô tô con và ô tô

tải nhỏ, lực điều khiển của người lái tác dụng vào bàn đạp nhanh, tỉ lệ

thuận với lực điều khiển tại các cơ cấu phanh Dẫn động điều khiển phanh

của ô tô tải lớn và ôtô bus đòi hỏi năng lượng điều khiển lớn do vậy không

nên dùng hệ dẫn động thủy lực do cần có lực điều khiển lớn, gây mệt mỏi

cho người lái Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn

đạp phanh nhỏ, áp suất trên đường ống không cao và cho phép dẫn động

dài tới các cơ cấu phanh cần thiết.Hơn nữa hệ thống phanh khí nén còn dễ

Nhược điểm của hệ thống phanh dẫn động khí nén là số lượng các chi tiết

nhiều, kích thước lớn và có giá thành cao, độ nhạy của hệ thống kém, nghĩa

là thời gian hệ thống phanh bắt đầu làm việc kể từ khi người lái bắt đầu tác

dụng lực là khá lớn do không khí bị nén khi chịu lực

Sơ đồ cấu tạo chung của dẫn động phanh khí nén cơ bản (hình 2)

Hình 1.2:Sơ đồ cấu tạo dẫn động phanh khí néna) Nguồn cung cấp

1 Máy nén khi 4 Cụm van chia, bảo vệ

2 Bộ điều chỉnh áp suất 5 Bình chứa khí nén mạch I

3 Bình làm khô 6 Bình chứa khí nén mạch II

b) Cụm điều khiển: 7 Van phân phối hai dòng

c) Cơ cấu chấp hành: 8.Bầu phanh và cơ cấu phanh trước

9 Bầu phanh và cơ cấu phanh saud) Các đường ống dẫn khí

+) Phần cung cấp khí nén có chức năng chính là hút không khí từ ngoài khí

kg/cm2), đảm bảo cung cấp đủ lưu lượng cho hệ thống phanh khí nén làm

việc Áp suất làm việc lớn nhất của máy nén khí là 11 kg/cm2 Nếu áp suất

vượt quá giới hạn này thì van điều áp sẽ ngắt máy nén khí không cho làm

việc nữa.Độ bền và độ tin cậy của dẫn động phanh khí nén phụ thuộc vào

chất lượng khí nén Do vậy khí nén phải đảm bảo khô, sạch, có áp suất ở

mức an toàn khi làm việc

1.3 Giới thiệu về xe tham khảo.

Khoảng sáng gầm xe (mm)

240

Chiều dài vết bánh xe trước (mm)

1720

Chiều dài vết bánh xe sau (mm)

1640

Chiều cao trọng tâm hg

(mm)

980

Tải trọng (Kg) 2980Tổng trọng lượng G

(Kg)

7685

Phân bố lên trục 1 (Kg) 2685Phân bố lên trục 2 (Kg) 5000Khối lượng cho

phép lớn nhất trên trục (kG)

Trục 1 4000Trục 2 8000Tốc độ tối đa (Km/h) 95

 Nguyên lý làm việc của hệ thống.

Khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 1, đi qua van điều áp 2, qua bộ lọc

tách nước 3, qua van an toàn kép 4, tới các bình chứa khí 5 và 6 Van an

toàn kép 4 đảm bảo cho hai bình chứa khí hoạt động độc lập với nhau tạo

thành hai nguồn cung cấp khí độc lập cho hai dòng dẫn động phanh

Dẫn động phanh trục trước bắt đầu từ bình khí 5 qua khoang dưới của tổng

van 8, đi tới các bầu phanh của trục trước 9, 10

Dẫn động phanh cầu sau bắt đầu từ bình khí 6, qua khoang trên của tổng

van 8, đi tới van gia tốc 12, tới các bầu phanh của cụm cầu sau 14, 15

Dòng khí nhả phanh dừng bắt đầu từ bình khí 5, 6 qua van điều khiển 11,

qua van xả nhanh 13, đi tới các bầu tích năng dạng lò co của cụm cầu sau

14, 15 ép các lò xo thực hiện nhả phanh

Khi thực hiện phanh dừng, xoay tay van 11, khí nén đang ép các lò xo tích

năng lập tức bị xả hết, các lò xo bung ra làm xoay trục cam ép các guốc

phanh bánh xe sau, thực hiện nhả phanh tay

Van điều áp 2 đồng thời là van an toàn có nhiệm vụ điều chỉnh áp suất làm

việc trong hệ thống bằng cách dừng hoặc khởi động máy nén khí khi áp

suất trong hệ thống vượt quá giới hạn hoặc quá thấp

Van an toàn 3 ngả giữ cho xe hoạt động bình thường khi xe mất đi một

dòng hơi

1.3.2.2 Các bộ phận của hệ thống phanh

1 Van phân phối

Hình 1.4 Van phân phối dẫn động hai dòng

1 Pittông lớn khoang dưới; 2,11 Van điều khiển; 3 Ty đẩy; 4.Phần tử đàn

hồi; 5 Pittông khoang trên; 6,10.Van xả; 7,9 Van nạp ; 12 Pittông nhỏ

Hình 1.4: Van phân phối dẫn động hai dòngVan phân phối có tác dụng mở và đóng hoặc mở các van để cấp hoặc

ngừng cấp khí nén để mở hoặc đóng các van Khoang trên có cửa vào là D

được nối với bình chứa khí, cửa ra là C được nối tới các bầu phanh tại các

bánh xe Tương tự như vậy, khoang dưới có cửa vào là E và cửa ra là A

Ngoài ra còn có một cửa thông với khí trời F chung cho cả hai khoang Mỗi

khoang có một van điều khiển: Van 2 ở khoang trên có nhiệm vụ đóng mở

các van nạp 7 và van xả 6, còn van 11 của khoang dưới điều khiển các van

Nguyên lý hoạt động của van như sau:

- Ở trạng thái không phanh như thể hiện trên hình vẽ, các bầu phanh

tại các bánh xe được nối thông với khí trời do các van xả 6 và 10 mở

- Khi phanh, lực Q truyền từ bàn đạp tới tác dụng lên pittông 5 thông

qua phần tử đàn hồi 4 làm pittông dịch chuyển đi xuống Đầu tiên,

van xả 6 đóng lại không cho cửa C thông với khí trời nữa, sau đó khi

pittông tiếp tục đi dich chuyển đi xuống thì van nạp 7 mở ra và khí

nén chờ sẵn ở cửa D đi qua van nạp, qua khoang dưới 5 tới cửa C rồi

từ đó tới các bầu phanh bánh xe để thực hiện quá trình phanh Đồng

thời, khí nén từ khoang trên đi qua lỗ nhỏ B xuống khoang trên

pittông 1 đẩy pittông con 12 đi xuống Nhờ đó van xả 10 đóng lại,

rồi van nạp 9 mở ra cho khí nén đi từ cửa E sang cửa A để đi tới các

bầu phanh tại các bánh xe

- Như vậy, trong trường hợp phanh bình thường như mô tả trên đây,

khoang trên được điều khiển trực tiếp bằng dẫn động cơ khí, còn

khoang dưới được điều khiển bằng khí nén lấy từ khoang trên Nếu

khoang trên bị mất khí, không hoạt động nữa thì khi phanh, ty đẩy 3

đi xuống tác động lên con đội 8 và đẩy pittông nhỏ 12 của khoang

dưới đi xuống thực hiện quá trình phanh trên một cầu còn lại

- Trong trường hợp lái xe đạp phanh đột ngột thì khoang dưới cũng

được điều khiển bằng ty đẩy 3 vì khí nén không kịp cấp qua lỗ B để

điều khiển pittông lớn 1

- Tính chép hình của tổng van được thể hiện như sau Ứng với một lực

tác động Q nào đó, sau khi van nạp 7 của khoang trên mở, khí nén đi

vào bên dưới pittông 5 và sau đó đi qua cửa C tới các bầu phanh tại

các bánh xe Áp suất khí trong khoang dưới pittông 5 tăng dần lên

cho tới khi áp lực của khí nén cùng với lực lò xo thằng được lực điều

khiển Q, nén phần tử đàn hồi 4 lại và đẩy pittông đi lên cho tới khi

nén dẫn tới các bầu phanh không tăng nữa và pittông 5 ở trạng thái

cân bằng Quá trình tương tự như vậy cũng xảy ra đối với khoang

dưới Như vậy, ứng với một lực Q nhất định (tương ứng với một lực

trên bàn đạp) áp suất trong dẫn động phanh chỉ có một giá trị tương

ứng Nhờ vậy mà người lái có thể điều khiển được cường độ phanh

theo ý muốn

2 Bầu phanh trước

Bầu phanh xe có cấu trúc như xi lanh lực tác động một chiều Vỏ của bầu

phanh được bắt cố định trên vỏ cầu, đòn đẩy tựa chặt trên pittong đẩy và

dịch

chuyển để điều khiển cam quay

Bầu phanh được chia làm 2 loại chính:

- Bầu phanh đơn: là loại tác dụng một chiều

- Bầu phanh kép: có tác dụng hai chiều (bầu phanh tích năng)

Cấu tạo của bầu phanh đơn dạng màng gồm: hai nữa vỏ của bầu phanh

được bắt cố định trên cầu xe Màng cao su bố trí giữa hai nữa vỏ, chia bầu

phanh thành 2 khoang Khoang bên trái có cửa dẫn khí nén từ van phân

phối xuống, khoang bên phải có lỗ thông với khí quyển R Lò xo hồi vị có

tác dụng đẩy màng cao su về vị trí ban đầu khi không phanh Màng cao su

được đỡ bởi tấm đỡ, gắn liền với thanh đẩy dẫn động cam quay, đóng mở

cơ cấu phanh Chiều dài của thanh đẩy được điều chỉnh nhờ đai ốc 9, nhằm

tạo nên vị trí thích hợp với cam quay

Nguyên lý làm việc của bầu phanh đơn dạng màng:

- Khi không phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, màng cao su về vị

trí tận cùng bên trái Khi phanh, khí nén có áp suất cao được dẫn tới

khoang bên trái của bầu phanh, đẩy màng cao su và đòn đẩy dịch

chuyển về bên phải, thực hiện sự xoay cam trong cơ cấu phanh Khi

nhả phanh, dưới tác dụng của lò xo hồi vị, đẩy màng cao su, kéo đòn

đẩy về vị trí ban đầu Khí nén ở khoang bên trái theo đường ống

thoát ra ngoài không khí, kết thúc quá trình phanh

Hình 1.5:Bầu phanh trước (bầu phanh đơn)

3 Bầu phanh sau

Nguyên lý làm việc của bầu phanh:

- Ban đầu khi chưa phanh: Khoang P thông với khí quyển, khoang B

ban đầu khi chưa phanh được cấp khí nén ép lò xo 14 đẩy cần đẩy

sang bên trái, không tác dụng vào màng cao su số 6

- Khi phanh chân: Khí nén được cấp vào khoang A thực hiện đẩy

màng sang bên phải qua đó đẩy đòn đẩy sang phải thực hiện phanh,

khi nhả phanh khí nén rút khỏi cửa A, dưới tác dụng của lò xo hồi vị

9 sẽ đẩy cơ cấu về vị trí cân bằng ban đầu

- Khi phanh tay (phanh đỗ): Thực hiện ngắt khí nén ở cửa B ra, qua đó

do sự chênh lệch về áp suất, lò xo tích năng 14 được đẩy sang bên

phải ép thằng vào màng đẩy sang phải thực hiện phanh cứng (phanh

rất lâu), muốn nhả phanh ra thì điều chỉnh mở ốc số 1 ra để đưa hệ

thống trở về vị trí cân bằng và cấp khí nén vào B

Hinh 1.6: Kết cấu loại bầu phanh tích năng (bầu phanh kép)

1 Ốc điều chỉnh 2 Ống đẩy 3 Vỏ bầu phanh 4 Ống dẫn khí 5 Vỏ

trong 6 Màng cao su 7 Đòn đẩy 8 Thân bầu phanh 9 Lò xo hồi

vị 10 Tấm đỡ 11 Bạc đẩy 12 Vòng tỳ 13 Piston tích năng 14

Lò xo tích năng

A Điều khiển phanh chân P- Thông với khí quyển

B Điều khiển nhả phanh S- Khoang thông với A

Q- Khoang thông với B T- Khoang tích năng

4 Van xả nhanh

Hình 1.7:Van xả nhanhSau khi nhả bàn đạp phanh, khí từ các bầu phanh không hồi về bình chứa

mà được xả nhanh ra ngoài thông qua van xả khí đặt gần bầu phanh Thông

thường, hay bố trí ở cầu trước Với cầu sau, van xả nhanh thường được tích

hợp vào van gia tốc

Dòng khí từ van phân phối đi vào cổng “service port”, tác động mở van

nạp và đóng van xả khí, cung cấp khí vào 2 bầu phanh thông qua 2 cổng

“delivery port” Khi nhả bàn đạp phanh, yêu cầu khí trong bầu phanh phải

được xả nhanh và triệt để Do van phân phối ở xa nên lượng khí trong bầu

phanh không được xả ở van phân phối, mà được xả ngay gần bầu phanh

qua van xả nhanh

Dòng khí từ bầu phanh đẩy màng đàn hồi, mở van xả (do khí nén ở cổng

“service port” không còn, gây ra sự chênh lệch áp suất), khí nén được xả ra

không khí qua cổng “delivery port”.

5 Van gia tốc (Relay valve)

Hình 1.:Van gia tốc (Relay valve)

Hệ thống phanh khí nén có nhược điểm là độ chậm tác dụng lớn, đặc biệt là

ở trên cơ cấu phanh nằm xa van phanh chân (bầu phanh sau) Do khoảng

cách từ bầu phanh sau tới van phân phối là tương đối dài (đặc biệt trên

xetải lớn), nên độ chậm tác dụng thường lớn hơn Vì vậy, ta bố trí một van

gia tốc ở giữa van phanh chân và bầu phanh, gần bình chứa khí nén

Trên van gia tốc có một đường khí từ bình khí tới, và một đường khí từ van

phân phối xuống Dòng khí từ van phân phối đóng vai trò là dòng khí điều

khiển để mở van khí, nối thông dòng khí từ bình tới 2 bầu phanh phía sau,

sẽ hạn chế được độ chậm tác dụng của hệ thống Tổng cộng trên van có 4

cổng dẫn khí.Vì dòng khí từ van phanh chân chỉ có tác dụng điều khiển

đóng mở van khí, nên van gia tốc đóng vai trò tương tự như một rơle (relay

valve)

6 Van bảo vệ kép(van chia dòng, bảo vệ 2 dòng khí nén)

Hình 1.9: Van chia dòng và bảo vệ 2 dòng khí nén (van an toàn kép)

Công dụng của van chia dòng cấp khí cho 4 nhánh và tạo nên các dòng khí

độc lập Khi một hay một số dòng khí bị mất áp suất, các dòng khí còn lại

vẫn làm việc bình thường Do vậy, van có chức năng bảo vệ khả năng độc

lập giữa các dòng cung cấp khí nén

Cấu tạo của van như hình vẽ trên

Nguyên lý hoạt động của van:

- Dòng khí từ máy nén khí tới cổng I, qua các lỗ của van một chiều,

đẩy pittong tỳ, mở van nạp, cung cấp khí nén tới các khoang II, và III

đi tới các bình chứa khí nén, cung cấp khí nén tới các cầu trước và

sau Dòng khí nén cho phanh tay được cung cấp từ cả 2 bình khí, như

sơ đồ trên

CHƯƠNG 2:

TÍNH TOÁN, THIẾT KẾ CƠ CẤU PHANH CẦU TRƯỚC

2.1 Xác định momen phanh cần thiết trên cơ cấu phanh sau.

Hình 2.:Sơ đồ các lực tác dụng khi phanh

- Z Z1, 2: Phản lực mặt đường tác dụng lên cầu trước và sau.

- G: Trọng lượng toàn bộ xe

- hg: Chiều cao trọng tâm ô tô

- a,b: Khoảng cách từ trọng tâm tới cầu trước và cầu sau

- Pj: Lực quán tính xuất hiện khi phanh

- L: Chiều dài cơ sở

Momen trên cơ cấu phanh được xác định theo điều kiện đảm bảo bánh xe

không bị lết khi phanh

Tương tự ta có phản lực của đường tác dụng lên bánh xe cầu sau

Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu trước:

Momen phanh cần sinh ra trên cơ cấu phanh cầu sau:

2.2 Thiết kế, tính toán cơ cấu phanh dạng tang trống.

2.2.1 Xác định góc δ và bán kính ρ của lực tổng hợp tác dụng lên má

phanh cơ cấu phanh cầu trước

Hình 2.2: Các thông số hình học cơ cấu phanh

ρ

Hình 2.3: Xác định lực tác dụng lên má phanhPhản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh được phân làm hai

thành phần:

 Thành phần hướng kính N (phương đi qua tâm O tạo với trục X – X

góc δ, hướng vào tâm) Điểm đặt của N được xác định qua hai thông

số: δ và ρ (khoảng cách từ tâm O tới điểm đặt lực N

Xét 1 phần tử nhỏ trên má phanh có vị trí được xác định bởi góc β và bị

giới hạn bởi góc dβ

Giả thiết má phanh phân bố theo quy luật sin, ta có

dN = qmax.sin(β.b.r1).dβ (b: Bề rộng của má phanh)

2 max

1 2

max max

t t

max 1 2

1

(cos 2 cos 2 )4

 Thành phần tiếp tuyến T (phương vuông góc với N)

Giả thiết: dT = µqmax.sin(β.b.r1).dβ

Ta có : dT=µ.dN (với µ là hệ số ma sát giữa má phanh và tang

trống)

Lực R có điểm đặt trùng với N, phương tạo với N góc φ với

T tg

sin ( os os )

Với kết cấu cơ cấu phanh đã chọn, sự tác động của cam lên các guốc phanh

với chuyển vị như nhau, má phanh bị mòn gần như đều nhau, do vậy các

má phanh trên hai guốc có kích thước bằng nhau

Thông số Cầu trước

Chọn hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống là µ = 0,3 Với ρt thay vào

công thức trên ta được

Và φ = arctg(0,3) = 16,7o.φ φ = arctg(0,3) = 16,7o.= φ = arctg(0,3) = 16,7o.arctg(0,3) φ = arctg(0,3) = 16,7o.= φ = arctg(0,3) = 16,7o.16,7o.

Hình 2.5: Bảng thông số xác định họa đồ lực phanh

2.2.2 Xác định các lực tác dụng lên má phanh theo họa đồ lực phanh

Dựng hệ trục X-X và Y-Y (Y-Y đi qua tâm O và tâm chốt phanh)

Xác định và vẽ các lực tác dụng lên guốc phanh trước và sau :

Hình 2.6: Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh trước

 Lực P: do cam sinh ra Phương, chiều, đã xác định thông qua thông

số a = 120 mm

 Lực R: do trống phanh tác dụng lên má phanh R chia làm 2 thành

phần N và T như trên Điểm đặt của lực R xác định qua lực N dựa

vào 2 thông số δ và ρ Phương N đi qua tâm O, hướng vào tâm Dựa

vào (δt ρt) ta vẽ được các lực P1; R1 và P2; R2 Kéo dài phương của P1

và R1 cắt nhau tại O1, P2 và R2 cắt nhau tại O2

 Lực U: do chốt phanh tác dụng lên guốc phanh Điểm đặt của U1,2 tại

tâm của chốt phanh O’ và O’’ Tại trạng thái cân bằng tổng các lực

tác dụng lên guốc phanh bằng 0, tức là phương của ba lực cắt nhau

Để xác định chiều của U1,2 ta dựa vào họa đồ vecto lực trên mỗi guốc

phanh ta dễ dàng suy ra chiều của chúng vì 3 lực này tam ra tam giác

lực

Do cam có biên dạng đối xứng nên khi tác động các má phanh của guốc

trước và guốc sau có khoảng cách dịch chuyển bằng nhau Trong khi đó,

hai má phanh có kích thước bằng nhau nên biến dạng của chúng cũng bằng

nhau và vì vậy, áp suất trên các má phanh cũng sẽ bằng nhau Điều này có

nghĩa là các phản lực từ trống phanh tác dụng lên các guốc phanh trước và

 Từ Bi dựng đoạn thẳng song song với Ui

 Từ Ai dựng đoạn thẳng song song với Pi

 Từ đây ta có các đa giác lực và xác định được chiều của các lực P, U

 Tính toán các lực P, R, U

Quan sát họa đồ ta thấy, lực Ti là thành phần gây ra momen phanh trên cơ

cấu phanh, do đó ta có thể thiết lập mối quan hệ giữa lực R và momen

2

2.2.3 Kiểm tra hiện tượng tự xiết

Hiện tượng tự xiết là hiện tượng khi má phanh ép sát vào trống phanh chỉ

bằng lực ma sát mà không cần tác động của lực P là lực của cam ép tác

dụng vào guốc phanh Khi thiết kế ta tránh không xảy ra hiện tượng tự xiết

này vì nó sẽ gây nguy hiểm khi xe chuyển động trên đường, cơ cấu phanh

làm việc giật cục, không êm dịu, lái xe không thể kiểm soát được cường độ

phanh theo ý muốn

Trong trường hợp như vậy mô men phanh Mp , đứng về phương diện lý

thuyết, thì khi xảy ra hiện tượng tự xiết, mô men phanh tiến tới vô tận

Kiểm tra hiện tượng tự xiết cho guốc trước Mối quan hệ giữa lực P và mô

men phanh theo phương pháp giải tích thì ta có:

' ' '

Theo công thức trên thì khi mô men phanh tiến tới vô tận thì xảy ra hiện

tượng tự xiết và khi đó ta có:

Với hệ số ma sát như trên sẽ xảy hiện tượng tự xiết ta thay số các giá trị đã

tính toán ở phần trên vào công thức ta có:

Vậy với các thông số như trên không xảy ra hiện tượng tự xiết ở guốc trước

cơ cấu phanh trước

Với guốc sau của cơ cấu phanh trước:

Ta có áp suất giới hạn trên bề mặt má phanh: [q]= 1,5 ÷ 2,0 (MN/m2)

Theo biểu thức tính áp suất giới hạn ta có:

→ Chọn b = 95 mm

2.2.5 Kiểm nghiệm má phanh

a Công ma sát riêng L

Ta tiến hành kiểm tra công ma sát riêng tại vận tốc 60 km/h kể từ lúc bắt

đầu phanh tới lúc dừng hẳn

Công ma sát riêng được tính theo công thức:

2 0

.

PT T

M b

 

 2

0

q

PT T

