Tính toán và thiết kế hệ thống phanh trên xe buýt cỡ lớn, khối lương 14.000, tải trọng phân bố trục trước và trục sau là 4200kg9800kg. Hệ số bám là 0,7. B án kính làm việc của bánh xe Rbx= 0,5 m, chiều cao trọng tâm hg= 1,2m.
Thiết kế hệ thống phanh MỤC LỤ LỜI NÓI ĐẦU Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng, yêu cầu hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng .2 1.1.2 Yêu cầu 1.2 Phân loại .3 1.2.1 Cơ cấu phanh 1.2.1.1 Loại trống guốc .3 1.2.1.2 Loại đĩa 1.2.1.3 Loại dải 1.2.2 Dẫn động phanh .9 1.2.2.1 Dẫn động khí 1.2.2.2 Dẫn động thủy lực 1.2.2.3 Dẫn động khí nén 13 1.2.2.4 Phanh dẫn động liên hợp .14 Chương 2: TÍNH TỐN VÀ THIẾT KÊ HỆ THỐNG PHANH CHÍNH TRÊN ƠTƠ 16 2.1 Tính tốn cấu phanh .16 2.1.1 Tính momen phanh yêu cầu cấu phanh 16 2.1.2 Hệ số phân bố lực phanh trục bánh xe: 19 2.1.3 Phân tích chọn kiểu, loại cho hệ thống phanh ô tô thiết kế 20 2.1.3.1 Chọn sơ đồ phân dòng 20 2.1.3.2 Chọn sơ đồ dẫn động phanh 20 2.2 Thiết kế hệ thống phanh 21 2.2.1 Momen phanh cấu phanh cầu trước sinh lực ép yêu cầu 21 2.2.2 Momen phanh sinh cầu sau lực ép yêu cầu 25 2.2.3 Tính tốn xác định bề rộng má phanh 25 Thiết kế hệ thống phanh 2.2.4 Tính tốn kiểm tra thơng số liên quan khác cấu phanh .27 2.2.4.1 Tính tốn kiểm tra công trượt riêng 27 2.2.4.2 Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành cấu phanh 28 2.3 Kiểm tra độ bền chi tiết 30 2.3.1 Các bulong ghép trống 30 2.3.2 Các đầu tỳ guốc, chốt quay 30 2.4 Tính tốn điều khiển truyền động phanh .30 2.4.1 Hành trình dịch chuyển đầu guốc di động .30 2.4.2 Hành trình dịch chuyển cần đẩy bầu phanh 31 2.4.3 Lực đẩy yêu cầu phanh 31 2.4.4 Đường kính bầu phanh 32 2.4.5 Thể tích bình chứa khí nén số lượng bình chứa khí nén 32 Chương MÔ TẢ CHI TIẾT KẾT CẤU HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ 35 3.1 Các phận cấu phanh 35 3.1.1 Bộ phận chức .35 3.1.1.1 Má phanh 35 3.1.1.2 Guốc phanh 36 3.1.1.3 Trống phanh 36 3.1.2 Bộ phận tạo lực 36 3.1.2.1 Tổng van phân phối 36 3.1.2.2 Cam ép 37 3.1.3 Bộ phận điều chỉnh khe hở 38 3.1.3.1 Chốt với bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở 38 3.1.3.2 Bộ điều chỉnh khe hở theo hành trình tự guốc phanh 38 3.2 Cơ cấu dẫn động 39 TÀI LIỆU THAM KHẢO: 41 Thiết kế hệ thống phanh LỜI NÓI ĐẦU Trong năm trở lại ngành cơng nghiệp Ơtơ nước ta có nhiều phát triển vượt bậc, Ơtơ khơng q xa lạ với Để đáp ứng nhu cầu xã hội thời kì hội nhập, việc đào tạo bậc kỹ sư, thợ máy có trình độ tay nghề, có kiến thức vững Ơtơ nhiệm vụ quan trọng Trong trường Kỹ thuật, Đồ án giúp sinh viên tổng hợp lại kiến thức học, sâu vào việc thiết kế, tính tốn với sinh viên ngành Cơ khí Động Lực Đồ án Ơtơ Đồ án quan trọng Là sinh viên ngành khí động lực, sau học học phần Hệ thống truyền lực ơtơ, Hệ thống phanh… việc tìm hiểu, nghiên cứu, tính tốn thiết kế phận, cụm máy, chi tiết xe thiết thực bổ ích Để giúp sinh viên rèn luyện kỹ tìm hiểu thơng tin, củng cố, ứng dụng lý thuyết vào thực tế bước đầu làm quen với việc nghiên cứu, thiết kế chi tiết cụm chi tiết ôtô, sinh viên nhận Đồ án Ơtơ Trong khn khổ nhiệm vụ giao, em xin trình bày nhiệm vụ Tính tốn thiết kế hệ thống phanh xe buýt Em xin cảm ơn hướng dẫn nhiệt tình thầy TS Lê Văn Tụy Dưới giúp đỡ, bảo thầy cố gắng, nỗ lực thân, em hoàn thành nhiệm vụ khoảng thời gian quy định Tuy nhiên, kiến thức hiểu biết có hạn, điều kiện tham khảo thực tế chưa có nhiều nên đồ án khơng thể khơng có sai sót, nhầm lẫn Do vậy, em mong thầy thông cảm bảo thêm để em hoàn thiện trình học tập cơng tác sau Em xin chân thành cảm ơn! Đà Nẵng, tháng 05 năm 2018 Sinh viên thực Nguyễn Anh Văn Thiết kế hệ thống phanh Chương TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng, yêu cầu hệ thống phanh 1.1.1 Công dụng Hệ thống phanh dùng để giảm tốc độ ô tô dừng hẳn đến tốc độ cần thiết Ngồi ra, hệ thống phanh có nhiệm vụ giữ tơ đứng yên chỗ mặt dốc nghiêng Hệ thống phanh đảm bảo cho tơ chuyển động an tồn chế độ làm việc 1.1.2 Yêu cầu Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy - Hệ thống phanh có hiệu phanh cao phanh đột ngột với cường độ lớn - Phanh êm dịu trường hợp khác nhau, 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 ô tô phanh - Không có tượng tự phanh bánh xe dịch chuyển thẳng đứng quay vòng - Hệ số ma sát má phanh trống phanh cao ổn định điều kiện sử dụng - Khả thoát nhiệt tốt - Điều khiển nhẹ nhàng, thuận tiện, lực cần thiết để tác dụng lên bàn đạp hay bàn điều khiển nhỏ Để có độ tin cậy cao, đảm bảo an toàn chuyển động trường hợp, hệ thống phanh ô tô phải có tối thiểu ba loại loại phanh: - Phanh làm việc: Là phanh chính, sử dụng thường xuyên tất chế độ chuyển động, thường điều khiển bàn đạp, gọi phanh chân - Phanh dự trữ: Dùng để phanh ô tô trường hợp phanh bị hỏng Thiết kế hệ thống phanh - Phanh dừng: Dùng để giữ ô tô đứng yên chỗ dừng xe hay không làm việc, điều khiển tay đòn nên gọi phanh tay Ngồi ra, tơ tải trọng lớn (xe tải có tải trọng tồn lớn 12 tấn, xe khách có trọng lượng tồn tấn) làm việc vùng đồi núi, thường xuyên phải chuyển động xuống dốc dài, phải sử phanh chậm dần Các loại phanh có phận kiêm nhiệm chức chúng phải có hai phận độc lập là: điều khiển dẫn động 1.2 Phân loại - Theo vị trí bố trí, cấu phanh phân chia loại: Phanh bánh xe phanh truyền lực - Theo dạng phận tiến hành phanh (phần tử ma sát) phanh chia ra: Phanh trống guốc, phanh đĩa phanh dải (phanh dải thường sử dụng máy kéo) - Theo loại dẫn động, phanh chia ra: Phanh khí, phanh thủy lực, phanh khí nén phanh liên hợp (kết hợp loại khác nhau) 1.2.1 Cơ cấu phanh 1.2.1.1 Loại trống guốc Cơ cấu phanh trống guốc cấu phanh sử dụng phổ biến Cơ cấu phanh có cấu tạo gồm: - Trống phanh: trống quay hình trụ gắn với moay-ơ bánh xe - Các guốc phanh: bề mặt gắn ma sát hay gọi má phanh - Mâm phanh: đĩa cố định bắt chặt vào dầm cầu, nơi lắp đặt định vị hầu hết phận khác cấu phanh - Cơ cấu ép: phanh, cấu ép người lái điều khiển thông qua dẫn động ép bề mặt ma sát guốc tỳ vào mặt trống phanh tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại - Bộ phận điều chỉnh khe hở xả khí: phận có cấu phanh dẫn động thủy lực Có nhiều sơ đồ để kết nối phần tử cấu phanh Các sơ đồ khác về: Thiết kế hệ thống phanh - Dạng số lượng cấu ép - Số bậc tự guốc phanh - Đặc điểm tác dụng tương hỗ guốc với trống, guốc với cấu ép Vì có khác nên dẫn đến khác về: - Hiệu phanh, làm việc - Đặc điểm mài mòn bề mặt ma sát guốc - Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe - Mức độ phức tạp kết cấu a, Cơ cấu phanh trống guốc loại tang trống( Ép xi lanh kép): Hình 1.1: Cơ cấu phanh trống guốc ép xi lanh kép 1, Má phanh; 2, Guốc phanh; 3, Chốt lệch tâm; 4, Lò xo hồi vị; 5, Xi lanh kép; 6, Piston Đây loại cấu phanh tang trống đơn giản nhất, có tính đối xứng qua mặt phẳng đối xứng thẳng đứng phương diện kết cấu + Ưu điểm: - Đối xứng kết cấu - Có tính thuận - Thay đổi cấu trúc để tang momen phanh kích thước phanh khơng đổi + Nhược điểm: - Kết cấu phức tạp, nhiều chi tiết - Độ nhạy kém, khe hở lớn - Momen tác dụng lên hai guốc khác b, Cơ cấu phanh trống guốc loại 2: Thiết kế hệ thống phanh Hình 1.2: Cơ guốc ép xi cấu phanh trống lanh đơn 1, Má phanh; 2, Guốc phanh; 3, Chốt lệch tâm; 4, Lò xo hồi vị; 5, Xi lanh đơn; 6, Piston Kết quả: Hiệu phanh cao ln có guốc tự siết + Nhược điểm : - Khơng điều chỉnh khe hở hai guốc tự di chuyển trình phanh Sau thời gian má phanh mòn, khe hở tăng lên dẫn đến hiệu thấp c, Cơ cấu phanh trống guốc loại cam ép Hình 1.3: Cơ cấu phanh trống guốc loại cam ép 1, Má phanh; 2, Guốc phanh; 3, Điểm tỳ cố định; 4, Cam ép; 5, Lò xo hồi vị + Hai guốc sử dụng chung cam ép kiểu hành trình nâng để tạo lực ép cho hai guốc + Hai guốc có tâm quay điểm tỳ bố trí phía Thiết kế hệ thống phanh d, Cơ cấu phanh trống guốc loại cường hóa: Hình 1.4: Cơ cấu phanh trống guốc loại cường hóa 1, Má phanh.; 2, Guốc phanh.; 3, Lò xo hồi vị.; 4, Thanh cường hóa; 5, Piston.; 6, Xi lanh.; 7, Lò xo tỳ piston - Đây loại cấu phanh kiểu tang trống đặc biệt, có tính đối xứng phương diện kết cấu qua mặt phẳng đối xứng Cơ cấu phanh loại có đặc điểm sau: + Đầu hai guốc sử dụng chung xy lanh kép để tạo lực ép cho hai guốc + Đầu hai guốc nối với cường hóa tùy động + Mỗi guốc cấu phanh có thêm tâm quay tùy động bố trí phía với xy lanh kép + Momen ma sát tang trống tạo guốc phanh có giá trị tăng lên đáng kể nhờ guốc cường hóa cho guốc 1.2.1.2 Loại đĩa Cơ cấu phanh loại đĩa thường sử dụng ô tô du lịch (chủ yếu bánh trước) Gần đây, loại bắt đầu sử dụng số loại ô tô vận tải chở khách Thiết kế hệ thống phanh Phanh đĩa có loại: kín, hở, đĩa, nhiều đĩa loại vỏ quay Đĩa đĩa đặc, đĩa xẻ rãnh thơng gió, đĩa lớp kim loại hay ghép hai kim loại với Trên ô tô chủ yếu dùng loại đĩa quay dạng hở, dùng loại vỏ quay Hình 1.5: Sơ đồ ngun lí phanh đĩa [1] Cơ cấu phanh đĩa cấu tạo gồm: - Đĩa phanh, Má kẹp, Các xy-lanh lực, Các thân má phanh, Tấm ma sát Hình 1.6: Sơ đồ kết cấu phanh đĩa (loại má kẹp cố định) 1, Má phanh 2, Má kẹp 3, Piston 4, Vòng làm kín 5, Đĩa phanh + Để khắc phục dùng kiểu má kẹp tuỳ động Má kẹp làm tách rời hay liền với xi lanh bánh xe trượt chốt dẫn hướng cố định Kết cấu có độ cứng vững thấp Khi chốt dẫn hướng bị biến dạng, mòn rỉ làm cho má phanh mòn khơng đều, hiệu qủa phanh giảm gây rung động Tuy có xi lanh thủy lực với chiều dài lớn gấp đôi, nên điều kiện làm mát tốt hơn, dầu phanh nóng hơn, nhiệt độ làm việc giảm 30 50 oC Ngồi Thiết kế hệ thống phanh cho phép dịch sâu cấu phanh vào bánh xe Nhờ giảm cánh tay đòn tác dụng lực cản lăn trụ quay đứng bánh xe dẫn hướng Hình 1.7: Sơ đồ kết cấu phanh đĩa loại má kẹp tùy động 1, Đĩa phanh 2, Má kẹp 3, Đường dầu 4, Piston 5, Thân xilanh 6, Má phanh + Ưu điểm phanh đĩa so với phanh trống guốc là: - Có khả làm việc với khe hở nhỏ 0,05 – 0,15mm nên nhạy, giảm thời gian chậm tác dụng cho phép tăng tỉ số truyền dẫn động - Áp suất phân bố bề mặt má phanh, mà phanh mòn - Bảo dưỡng đơn giản, điều chỉnh khe hở - Lực ép tác dụng lên chiều trục tự cân nên cho phép tăng giá trị chúng để đạt hiệu phanh cần thiết mà không bị giới hạn điều kiện biến dạng kết cấu Vì phanh đĩa có kích thước nhỏ gọn dễ dàng bố trí bánh xe - Hiệu phanh khơng phụ thuộc vào chiều quay ổn định - Điều kiện làm mát tốt + Nhược điểm: - Nhạy cảm với bụi bẩn khó làm kín - Các đĩa phanh loại hở dễ bị xi hóa, bị làm bẩn, làm má phanh mòn nhanh - Áp suất làm việc cao nên má phanh dễ bị nứt xước Thiết kế hệ thống phanh má phanh; mà xác định theo tiêu chí cơng ma sát trượt riêng nhằm bảo đảm cho má phanh làm việc thời gian lâu dài Bởi với áp suất làm việc má phanh trình phanh tốc độ xe bắt đầu phanh lớn má phanh mau mòn Theo [1], định nghĩa cơng ma sát trượt riêng cơng ma sát trượt má phanh q trình phanh tính đơn vị diện tích làm việc má phanh Giả sử công ma sát trượt L q trình phanh thu tồn động ôtô bắt đầu phanh với vận tốc v1 ôtô dừng hẳn (v2 = 0), tức là: L= m a (v12 -v 2 ) G a v12 = 2.g (2.33) Trong : + ma khối lượng tồn ơtơ đầy tải phanh [kg] + Ga trọng lượng ôtô [N] Theo đề bài: Ga = 137340 [N] + v1 tốc độ ôtô bắt đầu phanh [m/s] + g gia tốc trọng trường ( g = 9,81[m/s2] ) Với AΣ tổng diện tích làm việc má phanh tất cấu phanh [m2] Theo [1]: Tổng diện tích làm việc tất má phanh xác định: A Σ =2.b.rt (α -α1 ).4 (2.34) Thế giá trị vào cơng thức (2.34), ta có: 2.0,14.0, 2.(135 25).3,14 π A Σ =2.0,109.0,18.110 .4 180 180 = (2.35) = 0,43 [m2] Suy công trượt riêng là: Lr = (2.36) 27 L G a v12 = A Σ 2.g.A Σ Thiết kế hệ thống phanh Trị số cơng ma sát riêng tính theo cơng thức bắt đầu phanh với tốc độ trung bình nửa tốc độ cực đại (v1 = 0,5 vmax) xe dừng hẳn ( v2 = 0) phải nằm giới hạn cho phép [Lr] = 3÷7 [MJ/m2] ơtơ vận tải Với vmax=120[km/h] v1 = v max 110 =55 2 (3.37) 120 = 50 = 60 [km/h] = [m/s] Thay số ta có: 50 137340.( ) 2 10000.9,81.15,28 Lr = =3,89.106 2.9,81.0, 43 2.9,81.0,3 (3.38) = 4,52 [MJ/m2] +[ Lr Vậy ]= ÷7 [MJ/m2] ơtơ tải xe buýt Lr