Tính toán thiết kế hệ thống phanh trên ô tô

Thiết kế hệ thống phanh xe khách MỤC LỤC LỜI NÓI ĐẦU - Chương 1.TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ .- 1.1 Công dụng yêu cầu hệ thống phanh ô tô - 1.1.1 Công dụng - 1.1.2 Yêu cầu .- 1.2 Phân loại hệ thống phanh ô tô - 1.2.1 Phân loại theo cấu phanh .- 1.2.1.1 Cơ cấu phanh trống guốc .- 1.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa - 10 1.2.1.3 Phanh dải - 12 1.2.2 Phân loại theo dẫn động phanh .- 14 1.2.2.1 Phanh dẫn động khí - 14 1.2.2.2 Phanh dẫn động thủy lực - 14 1.2.2.4 Dẫn động phanh liên hợp thủy khí .- 22 1.2.2.5 Hệ thống phanh có trợ lực chống hãm cứng bánh xe (ABS) - 24 Chương 2.TÍNH TỐN XÁC ĐỊNH CÁC THƠNG SỐ BAN ĐẦU .- 26 2.1 Tính tốn xác định thơng số yêu cầu ban đầu - 26 2.2 Chọn loại/kiểu sơ đồ hệ thống phanh - 29 Chương 3.TÍNH TỐN THẾT KẾ CÁC THÔNG SỐ CƠ BẢN .- 31 3.1 Tính tốn thiết kế cấu phanh - 31 3.1.1 Mô-men phanh cấu phanh sinh lực ép u cầu .- 31 3.1.2.Tính tốn xác định bề rộng má phanh - 35 3.1.3 Tính tốn kiểm tra thơng số liên quan khác cấu phanh - 36 3.1.3.1 Tính tốn kiểm tra cơng trượt riêng - 36 3.1.3.2 Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành cấu phanh - 37 3.2 Tính dẫn động phanh - 38 3.2.1 Hành trình dịch chuyển đầu guốc di động - 38 3.2.3 Lực đẩy yêu cầu bầu phanh - 39 3.2.4 Đường kính bầu phanh - 40 3.2.5 Thể tích bình chứa khí nén số lượng bình chứa khí nén .- 40 3.2.5.1 Thể tích bầu chứa khí bầu phanh cầu trước sau - 41 3.2.5.2 Tổng thể tích đường ống dẫn - 41 3.2.5.3 Số bình chứa cho hệ thống phanh khí nén - 42 KẾT LUẬN CHUNG .- 44 DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO - 45 - Thiết kế hệ thống phanh xe khách LỜI NÓI ĐẦU Sự phát triển to lớn tất ngành kinh tế quốc dân cần chuyên chở khối lượng lớn hàng hóa hành khách nên ô tô trở thành phương tiện chủ yếu, phổ biến, sử dụng rộng rãi lĩnh vực đời sống kinh tế, xã hội người Để trở thành người Kỹ sư nghành Động lực sinh viên phải hồn thành đồ án mơn học Trong q trình học tập, sinh viên tích lũy kiến thức đến làm đồ án vận dụng lý thuyết vào thực tế cho hợp lý, nghĩa lúc sinh viên làm việc cán kỹ thuật Phanh ô tô phận quan trọng xe, đảm bảo cho tơ chạy an tồn tốc độ cao Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm : bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu phanh cao, tính ổn định xe, điều chỉnh lực phanh để tăng tính an tồn cho tơ vận hành Trong đồ án thiết kế ô tô em giao nhiệm vụ: “ Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô ” Mặc dù cố gắng, thời gian, kiến thức kinh nghiệm thực tế có hạn nên q trình làm đồ án khơng tránh thiếu sót Em mong thầy góp ý, bảo tận tâm để kiến thức em hoàn thiện Em xin chân thành cảm ơn TS Phan Minh Đức thầy giáo mơn tận tình giúp đỡ hướng dẫn em hoàn thành tốt nội dung đồ án Thiết kế hệ thống phanh xe khách Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ Phanh xếp vào danh sách hệ thống đảm bảo an tồn xe Dĩ nhiên khơng xe mà phương tiện vận chuyển cần phải có hệ thống giúp giảm tốc độ dừng lại theo ý muốn người điều khiển Hệ thống phanh ô tô máy kéo phải có tối thiểu ba loại phanh, là: - Phanh làm việc: Phanh phanh chính, sử dụng thường xuyên tất chế độ chuyển động, thường điền khiển bàn đạp nên gọi phanh chân - Phanh dự trữ: Dùng để phanh tơ trường hợp phanh bị hỏng - Phanh dừng: Còn gọi phanh phụ Dùng để giữ ô tô đứng yên chỗ dừng xe không làm việc Phanh thường điều khiển tay nên gọi phanh tay - Phanh chậm dần: Trên ô tô, máy kéo tải trọng lớn (như xe tải có trọng lượng tồn lớn 12 tấn, xe khách có trọng lượng tồn lớn tấn) xe làm việc vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống dốc dài, phải có phanh thứ tư phanh chậm dần Phanh chậm dần dùng để phanh liên tục, giữ cho tốc độ ô tô máy kéo không tăng giới hạn cho phép xuống dốc để giảm dần tốc độ ô tô trước dừng hẳn Ở đồ án này, khảo sát tính tốn hệ thố phanh tô máy kéo 1.1 Công dụng yêu cầu hệ thống phanh ô tô 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết - Ngồi ra, hệ thống phanh có nhiệm vụ giữ cho ơtơ máy kéo đứng yên chỗ mặt dốc nghiêng hay mặt đường ngang thời gian không hạn chế Với công dụng vậy, hệ thống phanh hệ thống đặc biệt quan trọng: - Hệ thống phanh đảm bảo cho tơ chuyển động an tồn chế độ làm việc Nhờ tơ phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ suất vận chuyển 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy Thiết kế hệ thống phanh xe khách - Có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cường độ lớn trường hợp nguy hiểm - Phanh êm dịu trường hợp khác để đảm bảo tiện nghi an tồn cho hành khách hàng hóa - Giữ cho ô tô đứng yên cần thiết, thời gian khơng hạn chế - Đảm bảo tính ổn định điều khiển ôtô phanh - Không có tượng 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 1.2 Phân loại hệ thống phanh tơ - Theo vị trí bố trí cấu phanh: + Phanh bánh xe +Phanh truyền lực - Theo kết cấu cấu phanh gồm có: + Hệ thống phanh với cấu phanh guốc + Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa + Hệ thống phanh với cấu phanh dải - Theo dẫn động phanh gồm có: + Hệ thống phanh dẫn động khí + Hệ thống phanh dẫn động thủy lực + Hệ thống phanh dẫn động khí nén + Hệ thống phanh dẫn động liên hợp khí nén- thủy lực - Theo công dụng: + Hệ thống phanh dừng ( phanh tay) + Hệ thống phanh ( phanh chân) Thiết kế hệ thống phanh xe khách 1.2.1 Phân loại theo cấu phanh 1.2.1.1 Cơ cấu phanh trống guốc a Cơ cấu phanh trống guốc loại (loại trống guốc có cấu ép xy lanh kép có hai điểm tựa cố định guốc bố trí phía) Hình 1-1 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1-Má phanh; 2-Lò xo hồi vị; 3-Xy lanh công tác (xy lanh bánh xe); 4-Guốc phanh; 5-Chốt guốc phanh * Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh, qua hệ thống cấu dẫn động, dầu thủy lực cung cấp vào xy lanh bánh xe làm đẩy hai piston ra, hai piston tạo lực ép lên hai guốc phanh, đẩy má phanh ép chặt vào trống phanh, má phanh trống phanh xuất lực ma sát tạo mô men phanh cản trở quay bánh xe Vì vậy, bánh xe mặt đường xuất lực phanh Khi tác dụng lên bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị mà hai má phanh tách khỏi trống phanh * Đặc điểm: - Loại cấu phanh trống guốc có cấu ép xy lanh kép có hai điểm tựa cố định guốc bố trí phía Thiết kế hệ thống phanh xe khách - Cấu tạo cấu phanh loại hai chốt cố định có bố trí bạc lệnh tâm để điều chỉnh khe hở má phanh trống phanh phía trước khe hở, phía điều chỉnh cam lệch tâm * Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản: Hai guốc đối xứng qua trục, dùng xy lanh ép - Mô men phanh chạy tiến chạy lùi * Nhược điểm: - Mô men ma sát tạo guốc có giá trị khác tính chất tách/siết guốc tang trống phụ thuộc vào chiều quay xe * Phạm vi sử dụng: Được sử dụng ô tô du lịch, tơ tải cở nhỏ trung bình,… b Cơ cấu phanh trống guốc loại (loại trống guốc có cấu ép xy lanh đơn có hai điểm tựa cố định tâm quay guốc bố trí khác Hình 1-2 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1-Má phanh; 2-Lò xo hồi vị; 3-Xy lanh công tác (xy lanh bánh xe); 4-Guốc phanh; 5-Chốt guốc phanh * Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh, qua hệ thống cấu dẫn động, dầu thủy lực cung cấp vào xy lanh bánh xe làm đẩy hai piston đơn (hai piston bố trí khác phía), hai piston tạo lực ép lên hai guốc Thiết kế hệ thống phanh xe khách phanh, đẩy má phanh ép chặt vào trống phanh, má phanh trống phanh xuất lực ma sát tạo mô men phanh cản trở quay bánh xe Vì vậy, bánh xe mặt đường xuất lực phanh Khi thơi tác dụng lên bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị mà hai má phanh tách khỏi trống phanh * Đặc điểm: - Đây loại trống guốc có cấu ép xy lanh đơn có hai điểm tựa cố định tâm quay guốc bố trí khác phía - Loại có tính chất đối xứng hoàn toàn phương diện kết cấu qua tâm quay bánh xe Vì mơ men ma sát tang trống tạo hai guốc có giá trị hồn tồn giống có đặc điểm sau: + Hai guốc sử dụng hai cấu ép riêng biệt hai xy lanh đơn bố trí vể hai phía khác + Hai guốc cấu phanh có tâm quay điểm tựa cố định bố trí hai phía khác * Ưu điểm: - Hiệu phanh ôtô chuyển động tiến tăng lên nhiều * Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp phải dùng hai xy lanh - Hiệu phanh ô tô chuyển động lùi nên thường dung cho cầu trước * Phạm vi sử dụng: Được sử dụng ô tô du lịch, ô tô tải cở nhỏ trung bình,… Chủ yếu dung cho cầu trước Thiết kế hệ thống phanh xe khách c Cơ cấu phanh trống guốc loại – cường hóa (loại trống guốc có cấu ép xylanh kép cường hóa) Hình 1-3 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1-Má phanh;2-Lò xo hồi vị; 3-Xy lanh công tác (xy lanh bánh xe); 4-Guốc phanh; 5-Thanh cường hóa * Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh, qua hệ thống cấu dẫn động, dầu thủy lực cung cấp vào xy lanh bánh xe làm đẩy hai piston ra, hai piston tạo lực ép lên hai guốc phanh, đẩy má phanh ép chặt vào trống phanh, má phanh trống phanh xuất lực ma sát tạo mô men phanh cản trở quay bánh xe Ở má phanh trái có xu hướng tự siết, má phanh phải có xu hướng tự tách, nhờ có cường hóa mà hai má phanh tự siết Vì vậy, bánh xe mặt đường xuất lực phanh Khi tác dụng lên bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị mà hai má phanh tách khỏi trống phanh * Đặc điểm: Là cấu phanh mà kết cấu cho phép lợi dụng lực ma sát má phanh trống phanh để cường hóa – tăng lực ép, tăng hiệu phanh cho má kia, đầu hai guốc sử dụng chung xy lanh kép để tạo lực ép cho hai guốc * Ưu điểm: Thiết kế hệ thống phanh xe khách - Mô men phanh chạy tiến chạy lùi - Hiệu phanh cao * Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp - Mơ men phanh ổn định - Tính cân - làm việc không êm * Phạm vi sử dụng: Ít sử dụng d Cơ cấu phanh trống guốc loại (loại trống guốc với cam ép): Hình 1-4 Cơ cấu phanh trống guốc loại 1-Má phanh; 2-Lò xo hồi vị; 3-Cam ép; 4-Guốc phanh; 5-Chốt guốc phanh * Nguyên lý hoạt động: Khi tác dụng lực lên bàn đạp phanh, qua hệ thống cấu dẫn động làm cam ép quay, cam ép tạo lực ép lên hai guốc phanh, đẩy má phanh ép chặt vào trống phanh, má phanh trống phanh xuất lực ma sát tạo mô men phanh cản trở quay bánh xe Vì vậy, bánh xe mặt đường xuất lực phanh Khi thơi tác dụng lên bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị mà hai má phanh tách khỏi trống phanh * Đặc điểm: Thiết kế hệ thống phanh xe khách - Đây kiểu đặc biệt, có tính đối xứng phương diện kết cấu qua mặt phẳng đối xứng Tuy mô men ma sát tạo hai guốc có giá trị hồn toàn (hai guốc ép cưỡng với hành trình nâng cam làm cho chúng có biến dạng có áp lực mô men ma sát) - Hai guốc sử dụng cam ép kiểu hành trình nâng để tạo lưc ép cho hai guốc - Hai guốc có tâm quay điểm tỳ bố trí phía * Ưu điểm: - Kết cấu đơn giản, dễ chế tạo, dễ bảo dưỡng, dễ sửa chữa - Dễ điều khiển - Mô men phanh chạy tiến chạy lùi * Nhược điểm: - Hiệu suất phanh chưa cao - Trọng lượng lớn, tản nhiệt kém, thoát nước kém,… * Phạm vi sử dụng: Được sử dụng phổ biến, thường dẫn động khí nén nên sử dụng phổ biến xe tải trọng lớn, xe khách từ 30 chổ trở lên,… 1.2.1.2 Cơ cấu phanh đĩa Phanh đĩa có loại: kín, hở, đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay, vòng ma sát quay Đĩa đĩa đặc, đĩa có xẻ rãnh thơng gió, đĩa lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác Trên ôtô sử dụng chủ yếu loại đĩa quay dạng hở, dùng loại vỏ quay Trên máy kéo dùng loại vỏ đĩa cố định, vòng ma sát quay Sau ta xét tới hai loại phanh đĩa: Loại má kẹp cố định loại má kẹp tùy động * Đặc điểm: - Một đĩa phanh lắp với moay bánh xe quay bánh xe - Một giá đỡ cố định dầm cầu có đặt xy lanh bang xe - Hai má phanh dạng phẳng đặt hai bên đĩa phanh dẫn động piston xy lanh bánh xe 10 Thiết kế hệ thống phanh xe khách - Theo (2.7) K ≈ => Từ hai nhận định theo [1] (trang 6) ta chọn dẫn động phanh khí nén, suy chọn cấu phanh trống guốc loại (loại cam ép) cho hai cấu phanh cầu trước sau Chương TÍNH TỐN THẾT KẾ CÁC THƠNG SỐ CƠ BẢN 3.1 Tính tốn thiết kế cấu phanh 30 Thiết kế hệ thống phanh xe khách 3.1.1 Mô-men phanh cấu phanh sinh lực ép yêu cầu - Các thông số cấu phanh bao gồm mô-men phanh cấu phanh tạo ra, cấu ép để tạo lực ép cho cấu phanh * Đối với cấu phanh trống guốc loại ta tiến hành tính sau: Hình 3-1 Cơ cấu phanh trống guốc loại (loại cam ép) - Do tính chất bố trí tâm quay hai điểm tựa cố định phía nên biểu thức xác định mô-men ma sát hai guốc tác dụng lên tang trống hồn tồn khác theo tính chất tách/siết kích thước hồn tồn giống - Đây loại cấu phanh kiểu tang trống có tính đối xứng hoàn toàn phương diện kết cấu mặt phẳng thẳng đứng ép cưỡng cam kép có hành trình nâng cam giống Vì mô-men ma sát tang trống tạo hai guốc có giá trị hồn tồn giống nhau; tức là: (theo [1]) M g1  M g  Mp (3.1) - Tuy hai guốc ép cam ép kép, nên guốc có tính tự siết guốc có tính tự tách, nên ta có: (theo [1]) (3.2) (theo [1]) (3.2b) 31 Thiết kế hệ thống phanh xe khách - Với giả thiết kích thước hai guốc hai má phanh giống (A1 = A2 = A B1 = B2 = B h1 = h2) lực ép cam tạo cho hai guốc xác định sau : P1  P2  M p ( A  .B ) 2.h1  (theo [1]) (3.3) M p ( A   B ) 2.h2  (theo [1]) (3.3b) Trong μ hệ số ma sát trượt má phanh tang trống ; theo [1] chọn μ = 0,30 (   0, �0,33 ) Còn h khoảng cách từ tâm quay điểm tỳ cố định đến phương lực ép P (hình 3.2) xác định theo kinh nghiệm sau: Hình 3.2 : Sơ đồ tính tốn phanh trống guốc Với bán kính bánh xe cho theo đề r bx = 450[mm] (theo đề) (theo [1]) chọn: rt = 0,4.rbx (3.4) Thay rbx = 450[mm] vào công thức (3.4), ta : rt = 0,4.450 = 180[mm] (3.4b) Lúc khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P xác định bằng: a = 0,75.rt (3.4c) b = 0.8.rt (3.4d) h=a+b (3.4e) 32 Thiết kế hệ thống phanh xe khách Thay (3.4b) vào công thức (3.4c), (3.4d) (3.4e), ta được: a = 0,75.180 = 135[mm] = 0.135 [m] (3.4f) b = 0,8.180 = 144[mm] =0.144 [m] (3.4g) h = 0,135 + 0,144 = 0,279 [m] (3.4h) Chọn α0 = 10o (theo [1]) góc đặt tâm quay điểm tựa cố định guốc phanh ta có khoảng cách từ tâm quay điểm tựa cố định guốc phanh đến tâm quay bánh xe s : (theo [1]) (3.5) Thay (3.4d) α0 = 10o vào công thức (3.5), ta được: [m] (3.5b) Các thơng số kích thước A B xác định theo giả thuyết áp suất phân bố (q = const) sau : (3.6) Trong góc α1, α2 thơng số kết cấu góc đặt đầu – cuối ma sát – tính [rad] (xem hình 3.2) Trong tính tốn thiết kế, chọn góc α 1, α theo kinh nghiệm cho hiệu số (α - α 1) ≈ 90o ÷110o (theo [1]) Chọn 1 = 350 2 = 1400 tức (2 - 1) = 1050 Góc đặt phương hợp lực pháp tuyến δ áp suất phân bố xác định : (theo [1]) (3.7) Thế 1 = 35 , 2 = 140 vào công thức (3.7), ta :    (35  140 )  180  0, 04 [rad] (3.7b) Thế (3.4b), (3.5b), (3.7b), 1 = 35 2 = 140 vào công thức (3.6) với hệ số ma sát trượt μ = 0,3 ta được: 140  35  � � 0,146 A (cos(0, 04)  0,3.sin(0, 04)) 0,18 A = 0,71 B =1 sin � � 180 � � 140  35  180 (theo [1], trang 9) 33 (3.6b) (3.8) Thiết kế hệ thống phanh xe khách Thế (2.6), (2.6b), (3.6b) (3.8) vào công thức (3.3) (3.3b) với hệ số ma sát trượt μ = 0,3 ta có lực ép cấu phanh trước sau kiểu trống guốc: P1tr =17523,518 [N] (3.9) P2tr == 43167,670 [N] (3.9b) P1s == 17953,677 [N] (3.10) P1s == 44227,351 [N] (3.10b) * Nhận xét: Các lực ép cấu phanh kiểu trống guốc trước sau tương ứng gần => Ta tính cho trường hợp cầu trước Vì cấu phanh trống guốc loại 4(loại cam ép) có tính đối xứng hồn tồn phương diện kết cấu mặt phẳng thẳng đứng ép cưỡng cam ép có hành trình nâng cam giống Vì mơ men ma sát tang trống tạo guốc có giá trị hoàn toàn giống nhau, tức là: Mg1 = Mg2 = Mp/2 (theo [1]) (3.11) Suy mômen phanh guốc tạo cho tang trống cầu trước sau là: Mg1 = Mg2 = M’p1/2 (3.11b) Thế (2.6) vào công thức (3.11b), ta : Mg1 = Mg2 = 7154,724/2 = 3577,362 [N.m] (3.11c) 3.1.2.Tính tốn xác định bề rộng má phanh Bề rộng má phanh xác định diện tích làm việc má phanh ép lên tang trống Bề rộng má phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng; điều nói chung có lợi cho mài mòn ma sát diện tích làm việc tăng đồng nghĩa với áp lực tác dụng đơn vị diện tích giảm, dẫn đến mức độ mài mòn giảm lần phanh (mỗi lần phanh diễn lần trình trượt má phanh tang trống diễn mãnh liệt, vừa làm mài mòn má phanh vừa sinh nhiệt lớn làm nung nóng tang trống má phanh chi tiết liên quan đến truyền nhiệt 34 Thiết kế hệ thống phanh xe khách với chúng) Tuy bề rộng má phanh không nên tăng lớn làm giảm tính đồng áp lực phân bố theo chiều rộng má phanh, dẫn đến mòn má phanh khơng giảm hiệu phanh Khi thông số khác chọn xác định theo mơ-men u cầu nêu bề rộng má phanh xác định theo áp suất cho phép [q] hình thành má phanh trình phanh Với kiểu cấu phanh tang trống, bề rộng má phanh b xác định theo mômen phanh Mg guốc tạo cho tang trống sau: Mg b = q. rt (  1 )  Mg q..rt  (theo [1]) (3.12) Trong đó: rt bán kính tang trống α = (α - α 1) góc ơm má phanh q[N/m2] áp suất tác dụng lên má phanh trình phanh Áp suất làm việc bề mặt ma sát chọn đủ nhỏ so với giá trị giới hạn q = 2.106[N/m2] v1 = 27,78.0,5 = 13,89 [m/s] ta có: L= = 3836717 (J/m2) ≈ 3,84 (MJ/m2) (3.17) So với giá trị cho phép thỏa mãn 3.1.3.2 Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành cấu phanh Trong q trình ơtơ bị phanh, động ơtơ bị tiêu tán công ma sát trượt biến thành nhiệt năng, làm nung nóng má phanh - trống phanh (hoặc đĩa phanh) phần truyền môi trường không khí Tuy nhiên phanh ngặt thời gian 36 Thiết kế hệ thống phanh xe khách ngắn, lượng nhiệt khơng kịp truyền cho mơi trường khơng khí truyền khơng đáng kể nên tính tốn thiết kế, để an tồn nhiệt coi tang trống (hoặc đĩa phanh) nhận hết nhiệt q trình phanh Vì ta có phương trình cân nhiệt sau: (theo [1], trang 19) (3.18) Trong đó: mp tổng khối lượng tang trống C nhiệt dung riêng vật liệu làm tang trống – thép gang C ≈ 500[J/kg] – với hợp kim xi-lu-min C lấy lên tới 950[J/kg] Còn ∆T độ tăng nhiệt độ tang trống Độ tăng nhiệt độ tăng trống phanh với tốc độ ôtô v = 8,33[m/s] (theo [1]) dừng hẳn (v2 = 0) không vượt 15 o Khi phanh ngặt với tốc độ trung bình nửa tốc độ cực đại độ tăng nhiệt độ khơng vượt q 125o + Tính kiểm tra độ tăng nhiệt độ phanh với vận tốc v = 8,33[m/s] Từ (3.20) suy khối lượng tổng cộng trống phanh phải đủ lớn để độ tăng nhiệt độ không 10o phanh với tốc độ v = 8,33[m/s]: mp = = =72,86 (kg) (3.18b) + Tính kiểm tra độ tăng nhiệt độ phanh với vận tốc v = 0,5v max Từ (3.18) suy khối lượng tổng cộng trống phanh phải đủ lớn để độ tăng nhiệt độ không 100o phanh với tốc độ v = 0,5vmax = 13,89[m/s]: Mp = = = 20,26 (kg) (3.18c) Vậy để bảo đảm điều kiện bền nhiệt, khối lượng trống phanh ơtơ khách (có cơng thức bánh xe 4x2) phải bằng: mt = 72,86/4 = 18,215(kg) ≈ 18 (kg) (3.19) Cùng với tốn kiểm tra nhiệt, tốn tính tốn thiết kế bề dày δ tang trống suy từ công thức khối lượng trống phanh(3.19) sau: 37 Thiết kế hệ thống phanh xe khách  [(rt   )  rt ].(b   ).  mt (3.23) (theo [1]) (3.20) Trong đó: rt = 0,18[m] bán kính tang trống b = 100[mm] bề rộng má phanh ρ khối lượng riêng vật liệu làm tang trống Với gang thép ρ = 7800[kg/m3] Với số liệu có, phương pháp giải phương trình bậc để tìm bề dày δ tang trống cho cơng thức (3.20) Với mt = 18[kg] δ ≈ 15[mm] 3.2 Tính dẫn động phanh 3.2.1 Hành trình dịch chuyển đầu guốc di động Trong truyền động phanh khí nén cấu phanh kiểu tang trống, với cấu ép để tạo lực ép tác dụng lên guốc phanh nhờ cam ép khí Hành trình dịch chuyển đầu guốc di động x [mm] xác định theo công thức sau: (theo [1], trang 21) (3.21) Trong đó: δ0 – khe hở hướng kính trung bình má phanh trống phanh (δ0 điều chỉnh theo kinh nghiệm từ 0,5 �0,6 [mm]) δm – độ mòn hướng kính cho phép má phanh tang trống (khi lượng mòn hướng kính đạt giá trị cho phép nằm khoảng 1÷1,2[mm] hành trình bàn đạp đạt giá trị cực đại cho phép [S bd] mà cần phải điều chỉnh lại khe hở hướng kích trung bình δ0 Chọn δ0 = 0,5[mm] δm = 1[mm] với a=135(mm) b=144(mm) ta có: (3.21b) 3.2.2 Hành trình dịch chuyển cần đẩy bầu phanh Giá trị dịch chuyển đầu guốc di động thực nhờ hành trình nâng cam ép Hiện góc quay trục cam tương ứng với hành trình dịch chuyển x (hành trình nâng cam) nằm khoảng 50 100.Chọn 38 φ q = 5o Thiết kế hệ thống phanh xe khách Tương ứng với góc quay hành trình dịch chuyển cần đẩy bầu phanh hb [mm] xác định: (theo [1]) (3.22) Trong đó: lq - chiều dài cánh tay đòn dẫn động cam kép Trong thiết kế, chiều dài cánh tay đòn quay cam ép lấy vào khoảng 110150 [mm] Có thể chọn lq=147[mm] Thế lq=147[mm] q = 5º vào công thức (3.22), ta được: hb = 147.(5.π/180) ≈ 13 [mm] (3.22b) 3.2.3 Lực đẩy yêu cầu bầu phanh Lực đẩy yêu cầu bầu phanh P b cấu phanh khí nén xác định từ lực ép yêu cầu tương ứng cam ép P1 P2 sau: (theo [1]) (3.23) Trong đó: P1 P2 lực ép yêu cầu cam ép hai guốc phanh xác định từ (3.9) (3.9b) ro - bán kính vòng tròn sở cam ép (r o=3040 [mm]) Trong tính tốn thiết kế chọn bán kính vòng tròn sở cam ép ro = 30[mm] (theo [1]) + Với bầu phanh trước phanh sau: Ta có: P1 = 17523,518 [N] (theo 3.9) P2 = 43167,670 [N] (theo 3.9b) Chọn ro = 30[mm] lq = 147[mm], ta lực đẩy yêu cầu bầu phanh trước sau là: [N] (3.23b) 3.2.4 Đường kính bầu phanh Đường kính bầu phanh Db cấu phanh khí nén xác định từ lực đẩy yêu cầu bầu phanh Pb xác định (theo [1]) (3.24) 39 Thiết kế hệ thống phanh xe khách Trong đó: pkn - áp suất khí nén cung cấp vào bầu phanh phanh khẩn cấp Khi phanh với lực phanh lớn áp suất khí nén bầu phanh nằm khoảng 0,550,75[MN/m2] Chọn pkn = 0,75[MN/m2] ta có: + Đường kính bầu phanh (trước sau nhau) Db = (m) (3.24b) 3.2.5 Thể tích bình chứa khí nén số lượng bình chứa khí nén Dung tích bình chứa khí nén Vc phải có dung tích đủ lớn để thực q trình phanh gấp liên tục 10 lần (theo [1]) mà áp suất bình chứa khơng giảm 50% so với áp suất yêu cầu ban đầu po mà máy nén khơng khí hoạt động Quan hệ dung tích bình chứa Vc với áp suất bình chứa trạng thái đầu chưa phanh po áp suất cuối pn sau n lần phanh xác định sau: (theo [1]) (3.25) Trong đó: ΔV - tổng dung tích mà bình chứa phải cung cấp khí nén cho lần phanh; bao gồm dung tích bầu phanh Vb đường ống dẫn Vod từ bình chứa qua van điều khiển đến bầu phanh Thay điều kiện pn = 0,5.p0, n=10 lần phanh (theo [1]) cơng thức (3.25) viết lại sau: (3.26) Ở dung tích ∆V xác định gần sau: = π.Db2.hb.n + 0,25.L∑.π.dod2 (theo [1]) (3.27) n: Chỉ số cầu 3.2.5.1 Thể tích bầu chứa khí bầu phanh cầu trước sau Cầu trước cầu sau sử dụng cầu đơn (một trục bánh xe), thể tích bầu chứa khí bầu trước cho lần phanh xác định theo (3.27), cụ thể bằng: (3.28) 40 Thiết kế hệ thống phanh xe khách Trong đó: đường kính bầu phanh Db cấu phanh khí nén cầu trước sau; kết tính có Db = 0,145[m] Số hai bầu phanh cho hai cấu phanh trục bánh xe Hành trình dịch chuyển cần đẩy piston bầu phanh h b xác định (3.22b) với giá trị hb = 13[mm] Các thông số n = cầu trước sau có trục bánh xe Thế số vào công thức (3.28), ta : Vb ==4,29.10-4 (m3) (3.28b) 3.2.5.2 Tổng thể tích đường ống dẫn Thể tích đường ống dẫn khí nén phụ thuộc vào bố trí đường ống từ bình chứa qua tổng van phân phói đến bầu phanh Chú ý từ đường ống phân nhánh đến bầu phanh phải có chiều dài đường kính bố trí hồn tồn phải giống để tránh sai lệch lớn tổn thất dòng chảy khí nén đến hai bầu phanh; nhằm bảo đảm phanh lúc tất bầu phanh Chiều dài tổng cộng tất đoạn đường ống dẫn khí nén tính từ bình chứa đến bầu phanh xác định gần L∑ = KL.(L0 + [n1 + n2].B0) (theo [1], trang 33) (3.29) Ở L0 chiều dài sở ơtơ; B0 chiều rộng sở; KL hệ số tính đến phần chiều dài hiệu chỉnh tăng thêm phải nối từ bình chứa đến tổng van phân phối nối từ đầu cuối ống vị trí bánh xe xuống bầu phanh bánh xe; hiệu chỉnh khác Tùy theo việc bố trí bình chứa mà hệ số tăng thêm KL nằm khoảng 2,0÷4,0(theo [1]), ta chọn KL = (theo [1]) Thế số với L0 = 4(m) (theo đề); chọn B0 = 2[m]; n1 = n2 = với đường kính ống dẫn chọn dod = 10[mm] (theo [1], tran 33) vào công thức (3.29), ta được: L∑ = 3.(4 + 2.2) = 24[m] (3.29b) (3.30) =0,0019[m3] (3.30b) Suy tổng thể tích cần cung cấp khí nén cho lần phanh: ∆V = 2Vb +Vod = 2.0,000429 + 0,0019 = 0,002758 (m3) = 2,758 (lít) (3.31) 41 Thiết kế hệ thống phanh xe khách 3.2.5.3 Số bình chứa cho hệ thống phanh khí nén Sau tính tổng dung tích cần cung cấp cho lần phanh theo (3.31) ta suy tổng dung tích bình chứa thứ cấp (sau máy nén sau van bảo vệ) phải có xác định theo (3.26) là: VC = 14.0,002758 = 0,038612 (m3) = 38,612 (lít) (3.32) Suy số lượng bình chứa tối thiểu cho hệ thống phanh với kiểu bình chứa chuẩn Vch = 20[lít] xác định bằng: nc= Vc/Vch (3.33) Thế công thức (3.32) vào công thức (3.33), ta được: nc = 38,612/20 = 1,9306 => lấy nc = Số lượng bình chứa thực nhiều phải dùng thêm bình chứa chung trước van bảo vệ Vậy số lượng bình chứa bình 42 Thiết kế hệ thống phanh xe khách KẾT LUẬN CHUNG Qua q trình nghiên cứu đề tính tốn, em giải yêu cầu đề đặt với kết thông số hệ thống phanh, cấu phanh, dẫn động phanh, hiểu biết thêm nhiều kiến thức ngành nghề mà u thích bên cạnh nhận số kiến thức học khơng áp dụng, tính tốn thường xuyên dễ dàng quên nhanh chóng Biết cách tính tốn chi tiết hệ thống phanh ô tô, thông số, trạng thái hệ thống phanh kiểu dẫn động, loại phanh dùng cho xe Từ thấy để thiết kế, đưa chi tiết xe sử dụng đạt tiêu an tồn, độ tin cậy thật khó vơ Nhưng mà em hăng hái tiếp tục phấn đấu theo đường mà lựa chọn Xong q trình tính tốn nhiều sai sót chưa sâu vào đề tài, phần thời gian hạn hẹp, thiếu trang thiết bị, việc tính tốn xử lý số liệu mang tính lý thuyết Tuy nhiên, sau hoàn thành đồ án này, thân em hiểu rõ kết cấu chi tiết hệ thống phanh tơ Qua khai thác tính kỹ thuật hệ thống phanh cách tốt 43 Thiết kế hệ thống phanh xe khách DANH MỤC TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] TS LÊ VĂN TỤY (2009), Hướng dẫn tính tốn thiết kế mơn học hệ thống phanh ơtơ, Giáo trình mạng nội Khoa Cơ khí Giao thơng - trường Đại học Bách Khoa, Đà Nẵng [2]TS NGUYỄN HOÀNG VIỆT (1998), Kết cấu, tính tốn tính tốn ơtơ, Tài liệu lưu hành nội Khoa Cơ khí Giao thơng – trường Đại học Bách khoa, Đà Nẵng [3] NGUYỄN HỮU CẨN, DƯ QUỐC THỊNH, PHẠM MINH THÁI, NGUYỄN VĂN TÀI, LÊ THỊ VÀNG (2013), Lý thuyết ôtô máy kéo – NXB Khoa học kỹ thuật, Hà Nội 44 ... sát tính tốn hệ thố phanh tơ máy kéo 1.1 Cơng dụng yêu cầu hệ thống phanh ô tô 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ ô tô máy kéo dừng hẳn đến tốc độ cần thiết - Ngồi ra, hệ thống. .. + Hệ thống phanh dẫn động khí nén + Hệ thống phanh dẫn động liên hợp khí nén- thủy lực - Theo cơng dụng: + Hệ thống phanh dừng ( phanh tay) + Hệ thống phanh ( phanh chân) Thiết kế hệ thống phanh. .. có: + Hệ thống phanh với cấu phanh guốc + Hệ thống phanh với cấu phanh đĩa + Hệ thống phanh với cấu phanh dải - Theo dẫn động phanh gồm có: + Hệ thống phanh dẫn động khí + Hệ thống phanh dẫn động