Nghiên cứu mối quan hệ giữa mô men phanh và lực dẫn động trên các loại cơ cấu phanh

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM VIỆT ANH PHẠM QUỐC HOÀNG KỸ THUẬT Ô TÔ NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA MÔ MEN PHANH VÀ LỰC DẪN ĐỘNG TRÊN CÁC LOẠI CƠ CẤU PHANH LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC CH2016A Hà Nội – 2017 BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM QUỐC HỒNG NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA MƠ MEN PHANH VÀ LỰC DẪN ĐỘNG TRÊN CÁC LOẠI CƠ CẤU PHANH Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ khí động lực LUẬN VĂN THẠC SĨ KỸ THUẬT KỸ THUẬT CƠ KHÍ ĐỘNG LỰC NGƯỜI HƯỚNG DẪN KHOA HỌC: PGS.TS NGUYỄN TRỌNG HOAN Hà Nội – 2017 TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ MỤC LỤC Lời nói đầu Trang CHƯƠNG 1: Tổng Quan Trang 1.1 Giới thiệu chung hệ thông phanh Trang 1.1.1 Chức năng, nhiệm vụ Trang 1.1.2 Đặc điểm cấu tạo Trang 10 1.1.2.1 Cơ cấu phanh Trang 10 1.1.2.2 Các loại dẫn động phanh Trang 15 1.2 Các tiêu hiệu phanh tiêu chuẩn Trang 19 1.2.1 Các tiêu đánh giá hiệu phanh Trang 19 1.2.2 Gia tốc chậm dần phanh Trang 19 1.2.3 Thời gian phanh Trang 20 1.2.4 Quãng đường phanh Trang 20 1.2.4.1 Quãng đường phanh lý thuyết Trang 20 1.2.4.2 Quãng đường phanh thực tế Trang 21 1.2.5 Lực phanh lực phanh riêng Trang 23 1.2.6 Một số tiêu chuẩn Trang 24 1.3 Mối quan hệ mômen phanh lực dẫn động Trang 30 1.4 Nội dung nghiên cứu luận văn Trang 31 CHƯƠNG 2: Quan hệ lực dẫn động mô men phanh bánh xe Trang 32 2.1 Các thông số kỹ thuật cấu phanh guốc Trang 32 2.2 Các phương pháp xác định mối quan hệ lực dẫn động mô men phanh Trang 33 2.2.1 Phương pháp hoạ đồ Trang 33 2.2.1.1 Các lực tác dụng lên guốc phanh Trang 34 2.2.1.2 Xác định lực phương pháp họa đồ Trang 34 2.2.1.3 Quan hệ lực P mô men phanh M p Trang 36 2.2.1.4 Hiện tượng tự xiết Trang 38 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ 2.2.2 Phương pháp sử dụng công thức gần Trang 39 2.2.2.1 Các thông số cấu phanh guốc Trang 39 2.2.2.2 Các lực tác dụng lên guốc phanh Trang 40 2.2.2.3 Xác định mô men phanh cần thiết bánh xe Trang 43 CHƯƠNG 3: Tính tốn khảo sát loại cấu phanh Trang 49 3.1 Các thông số kỹ thuật xe tham khảo Trang 49 3.2 Tính tốn mơ men phanh cần thiết bánh xe Trang 50 3.3 Tính tốn cấu phanh Trang 51 3.3.1 Các thông số cấu phanh Trang 52 3.3.2 Cơ cấu phanh kiểu “Simplex” dẫn động thuỷ lực Trang 53 3.3.2.1 Đặc điểm cấu tạo Trang 53 3.3.2.2 Tính tốn theo phương án Trang 54 3.3.2.3 Tính tốn theo phương án Trang 55 3.3.2.4 So sánh đánh giá Trang 57 3.3.2.5 Xác định đường kính xi lanh áp suất thuỷ lực Trang 57 3.3.3 Cơ cấu phanh kiểu “Simplex” dẫn động khí nén-cam ép Trang 59 3.3.3.1 Đặc điểm cấu tạo Trang 59 3.3.3.2 Tính tốn theo phương án Trang 59 3.3.3.3 Phương án Trang 60 3.3.3.4 Xác định kích thước bầu phanh Trang 62 3.3.4 Cơ cấu phanh kiểu “Duplex” dẫn động thuỷ lực Trang 64 3.3.4.1 Đặc điểm cấu tạo Trang 64 3.3.4.2 Tính tốn cấu phanh theo phương án Trang 65 3.3.4.3 Tính tốn cấu phanh theo phương án Trang 65 3.3.5 Cơ cấu phanh tự cường hoá Trang 67 3.3.5.1 Đặc điểm cấu tạo Trang 67 3.3.5.2 Tính tốn cấu phanh tự cường hố Trang 68 3.3.6 So sánh loại cấu phanh dẫn động thuỷ lực Trang 68 KẾT LUẬN Trang 70 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ DANH MỤC CÁC BẢNG SỐ LIỆU Bảng 1.1 Tiêu chuẩn kiểm tra hiệu phanh công tác định kỳ đường Việt Nam .Trang 24 Bảng 1.2 Các tiêu đánh giá hiệu hệ thống phanh (Tiêu chuẩn Nga) .Trang 25 Bảng 1.3 Các tiêu đánh giá hiệu hệ thống phanh dự trữ (tiêu chuẩn Nga) .Trang 27 Bảng 2.1 Hệ số ma sát loại vật liệu má phanh Trang 43 Bảng 3.1 Các thông số kỹ thuật ô tô HYUNDAI HD160 Trang 49 Bảng 3.2 Các thơng số tính tốn cấu phanh guốc Trang 53 Bảng 3.3 Sự phụ thuộc Ps theo hệ số k Trang 55 Bảng 3.4 Kết tính tốn lực dẫn động theo giả thiết phân bố áp suất .Trang 56 Bảng 3.5 Kết tính tốn cấu phanh “Simplex” dẫn động thuỷ lực .Trang 57 Bảng 3.6 Kết tính tốn đường kính xi lanh áp suất dẫn động Trang 58 Bảng 3.7 Kết tính tốn cấu phanh dẫn động cam ép Trang 61 Bảng 3.8 Các thông số của mô ̣t số loa ̣i bầ u phanh Trang 62 Bảng 3.9 Kết tính tốn bầu phanh khí nén Trang 64 Bảng 3.10 Kết tính cấu phanh “Duplex” dẫn động thuỷ lực Trang 66 Bảng 3.11 So sánh lực dẫn động cần thiết loại cấu phanh Trang 69 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ DANH MỤC CÁC HÌNH VẼ, ĐỒ THỊ Hình 1.1 Cơ cấu phanh guốc .Trang 10 Hình 1.2 Cơ cấu phanh kiểu “Simplex” .Trang 12 Hình 1.3 Cơ cấu phanh kiểu “Duplex” .Trang 13 Hình 1.4 Cơ cấu phanh kiểu “Duo-Duplex” Trang 13 Hình 1.5 Cơ cấu phanh đĩa Trang 13 Hình 1.6 Cơ cấu phanh đĩa kiể u khung cố định Trang 14 Hình 1.7 Cơ cấu phanh đĩa kiể u khung bơi .Trang 14 Hình 1.8 Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực .Trang 15 Hình 1.9 Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh khí nén .Trang 17 Hình 1.10 Sơ đồ hệ thống dẫn động phanh thủy khí Trang 18 Hình 1.11 Đồ thị thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v theo hệ số bám ϕ Trang 20 Hình 1.12 Giản đồ phanh Trang 21 Hình 2.1 Các thơng số hình học cấu phanh .Trang 32 Hình 2.2 Sơ đồ phân bố mô men phanh guốc phanh Trang 33 Hı̀nh 2.3 Hoạ đồ lực phanh Trang 35 Hı̀nh 2.4 Trang 37 Hình 2.5 Sơ đồ tính tốn cấu phanh tang trống Trang 40 Hình 2.6 Sơ đồ tı́nh toán phản lực tại các cầ u của ô tô phanh Trang 45 Hình 2.7 Trang 47 Hình 3.1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô phanh .Trang 50 Hình 3.2 Các thơng số kết cấu cấu phanh guốc .Trang 52 Hình 3.3 Cơ cấu phanh kiểu “Simplex” dẫn động thuỷ lực Trang 54 Hình 3.4 Sự phụ thuộc Ps theo hệ số k Trang 55 Hình 3.5 Mối quan hệ đường kính xi lanh áp suất dẫn động Trang 58 Hình 3.6 Cơ cấu phanh kiểu “simplex” dẫn động cam ép Trang 59 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 3.7 Sơ đồ tính tốn bầu phanh Trang 63 Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cấu phanh “Duplex” dẫn động thuỷ lực .Trang 65 Hình 3.9 So sánh hai loại cấu phanh “Simplex” “Duplex” Trang 67 Hình 3.10 Cơ cấu phanh tự cường hố .Trang 67 Hình 3.11 So sánh quan hệ áp suất dẫn động đường kính xi lanh loại cấu phanh Trang 69 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan: - Những số liệu kết nghiên cứu luận văn trung thực chưa sử dụng để bảo vệ học vị - Mọi giúp đỡ cho việc thuật luận văn cảm ơn thông tin trích dẫn luận văn rõ nguồn gốc Tác giả Phạm Quốc Hoàng GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ LỜI NĨI ĐẨU Sản xuất tơ giới ngày tăng vượt bậc, ô tô trở thành phương tiện vận chuyển quan trọng hành khách hàng hoá cho ngành kinh tế quốc dân, đồng thời trở thành phương tiện giao thông tư nhân nước có kinh tế phát triển Ở nước ta xe ô tô phát triển với tăng trưởng kinh tế, mật độ ô tô lưu thông đường ngày cao Do mật độ ôtô tham gia đường ngày lớn tốc độ chuyển động ngày cao, ô tô tham gia giao thơng nhiều loại đường đại hình khác vấn đề tai nạn giao thông đường vấn đề cấp thiết phải quan tâm Ở nước ta, số vụ tai nạn giao thông tình trạng báo động Theo thống kê nước tai nạn giao thơng đường 60 ÷ 70 % người gây ra, 10 ÷ 15 % hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật 20 ÷ 30% đường sá xấu Trong nguyên nhân hư hỏng máy móc, trục trặc kỹ thuật theo thống kê cho thấy tai nạn hệ thống phanh chiếm tỷ lệ lớn (52 ÷ 75%) Cũng mà hệ thống phanh ngày cải tiến, tiêu chuẩn thiết kế chế tạo sử dụng hệ thống phanh ngày nghiêm ngặt chặt chẽ Ðối với học viên ngành khí tơ việc khảo sát, nghiên cứu, tính tốn hệ thống phanh có ý nghĩa thiết thực Ðể giải vấn đề trước hết ta cần phải hiểu rõ nguyên lý hoạt động, kết cấu chi tiết, phận hệ thống phanh Trong đề tài em tập trung nghiên cứu mố i quan ̣ giữa mô men phanh và lực dẫn đô ̣ng các loa ̣i cấ u phanh Được hướng dẫn tận tình PGS.TS Nguyễn Trọng Hoan, giảng viên Bộ mơn Ơ tơ xe chun dụng, Viện Cơ khí động lực, Trường Đại học Bách khoa Hà Nội, giúp đỡ tận tình thầy Bộ mơn Ơ tô xe chuyên dụng , em tiến hành nghiên cứu đề tài với nội dung sau: GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ − Tı̀m hiể u tổ ng quan về ̣ thố ng phanh ô tô và quá trı̀nh phanh; các chi tiêu đánh giá hiê ̣u quả phanh và các yế u tố ảnh hưởng; − Tı̀m hiể u các phương pháp tı́nh toán lực dẫn đô ̣ng theo mô men phanh; − Xây dựng quan ̣ giữa lực dẫn đô ̣ng và mô men cho các loa ̣i cấ u phanh; − Tı́nh toán cu ̣ thể cho các da ̣ng cấ u phanh và phân tı́ch đánh giá từng loa ̣i Em hy vọng đề tài tài liệu chung để giúp người sử dụng tự tìm hiểu kết cấu, nguyên lý làm việc cách tốt GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ 3.3.2.4 So sánh đánh giá So sánh kết tính tốn lực dẫn động theo mô men phanh cần thiết bánh xe theo công thức 3.6 3.9 ta thấy khác biệt không lớn Các nghiên cứu khẳng định rằng, phân bố áp suất thực má phanh gần với quy luật sin phân bố Nếu coi quy luật phân bố sin chuẩn, ta chọn hệ số k công thức 3.3 cho phù hợp với trường hợp cụ thể So sánh đối chiếu kết tính tốn trên, chọn hệ số: k = 0,95 ta thấy sai số phương án khoảng 0,5% Kết tính tốn theo ba công thức cho bảng 3.5 Bảng 3.5 Kết tính tốn cấu phanh “Simplex” dẫn động thuỷ lực Phương pháp tính Điều kiện Phương án Phương án k = 0,95 Lực dẫn động Ps (N) 35619 Áp suất phân Áp suất phân bố bố theo quy luật sin 33912 35406 Trong tính tốn trình bày luận văn, hệ số k chọn 0,95 3.3.2.5 Xác định đường kính xi lanh áp suất thuỷ lực Với lực sinh đầu guốc phanh P s = 35406 N tính đây, ta xác định áp suất làm việc hệ thống thuỷ lực đường kính xi lanh cơng tác Gọi đường kính xi lanh cơng tác cấu phanh d áp suất thuỷ lực p t ta có: Ps = πd2 pt , Từ cơng thức ta có: GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 57 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI pt = LUẬN VĂN THẠC SĨ Ps πd2 (3.10) Kết tính tốn theo cơng thức 3.10 cho ta đồ thị quan hệ áp suất dẫn động đường kính xi lanh cơng tác hình 3.5 bảng 3.6 Áp suất dẫn động pt (MPa) 60 50 40 30 20 10 20 30 40 50 60 70 Đường kính xi lanh d (mm) Hình 3.5 Mối quan hệ đường kính xi lanh áp suất dẫn động Bảng 3.6 Kết tính tốn đường kính xi lanh áp suất dẫn động d (mm) 40 50 55 60 65 70 pt (MPa) 28.19 18.04 14.91 12.53 10.67 9.2 Đối với ô tô tải, cấu phanh dẫn động thuỷ lực thường nằm hệ thống phanh thuỷ khí Áp suất thuỷ lực trường hợp thường dao động khoảng – 15 Mpa Áp suất nhỏ đòi hỏi xi lanh có đường kính lớn, làm tăng khối lượng khó bố trí cấu phanh Tuy nhiên, chọn áp suất lớn gây khó khăn cho việc làm kín gia tăng đòi hỏi độ xác gia cơng chi tiết tăng giá thành hệ thống phanh Như vậy, theo kết tính tốn đây, cấu phanh kiểu “Simplex” dẫn động thuỷ lực, đường kính xi lanh chọn khoảng 55 đến 65 mm Khi áp suất cần thiết hệ thống thuỷ lực nằm khoảng Mpa đến 11 Mpa GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 58 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Áp suất nhỏ khơng hợp lý kích thước xi lanh lớn, áp suất lớn khó thực dẫn động phanh thuỷ khí tơ 3.3.3 Cơ cấu phanh kiểu “Simplex” dẫn động khí nén-cam ép 3.3.3.1 Đặc điểm cấu tạo Cơ cấu phanh loại thường sử dụng hệ thống phanh ô tô tải với dẫn động khí nén Do tác động điều khiển thực cam đối xứng, nên điểm đặt lực lên đầu guốc phanh lệch khoảng h c (hình 3.6) Ps1 hc Ps2 Hình 3.6 Cơ cấu phanh kiểu “simplex” dẫn động cam ép Cơ cấu phanh loại có lực P s1 P s2 khơng nên chúng phải tính tốn riêng rẽ 3.3.3.2 Tính tốn theo phương án Trong trường hợp cấu phanh kiểu “Simplex” dẫn động cam ép, mối quan hệ mô men phanh lực dẫn động P s1 P s2 mô tả sau:  Ps1 Ps  = M p rt µ h  +   k a − µ rt k a + µ rt  Ps = (3.11) 1+ µ Ps1 1− µ = A1 Đặt: (3.12) 1 1+ µ ; A2 = ; C = , ta có: 1− µ k a − µ rt k a + µ rt GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 59 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI = M p rt µ h ( A1 Ps1 + A2 Ps ) LUẬN VĂN THẠC SĨ (3.13) Ps = CPs1 (3.14) Như vậy, mơ men phanh tính theo lực P s1 sau: = M p rt µ hPs1 ( A1 + A2C ) (3.15) Với thông số kết cấu xe tham khảo, ta tính P s1 theo mơ men phanh cần thiết xác định mục 3.2 theo cơng thức sau: Ps1 = Mp (3.16) rt µ h ( A1 + A2C ) Sau tính P s2 theo cơng thức (3.14) Kết tính tốn: P s1 = 28734 N P s2 = 53364 N 3.3.3.3 Phương án Đối với cấu kiểu “Simplex” có cam ép: M = p ( Ps1 + Ps ) µ h1 + h2 2A (3.17) Đối với cam ép: Ps1 = Ps A − µB A + µB (3.18) hoặc: 2l P Ps1 + Ps =c t η dc (3.19) Trong đó: A B tính mục 3.3.2.3; l c , m- độ dài đòn quay cam; d c , m- cánh tay đòn đặt lực tác động từ cam sang guốc phanh; P t ,N - lực tác động lên đòn quay cam từ dẫn động phanh; η- hiệu suất cấu cam thường nằm khoảng 0,6 … 0,7 Coi h1 + h2 ≈h gọi: D= A + µB A − µB GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan (3.20) 60 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ ta có: M = p ( Ps1 + DPs1 ) µ h A Như vậy, lực dẫn động tính theo công thức sau: Ps1 = AM p ; Ps DPs1 = µ h (1 + D ) (3.21) Trong công thức thông số A B tính cho hai trường hợp: áp suất phân bố guốc phanh áp suất phân bố theo quy luật sin, tương tự tính tốn cho dẫn động thuỷ lực (mục 3.3.2) Kết tính tốn cho bảng 3.7 Bảng 3.7 Kết tính toán cấu phanh dẫn động cam ép Phương án Phương pháp tính Phương án Áp suất phân Áp suất phân bố bố theo quy luật sin Lực P s1 (N) 28640 24651 25569 Lực P s2 (N) 53189 54318 57545 Có thể nhận thấy rằng, chênh lệch kết cơng thức tính tốn theo phương án không lớn Nhưng sai lệch kết tính theo phương án phương án với quy luật phân bố sin lại lớn: - Sai lệch P s1 : 10,7%; - Sai lệch P s2 : 7,6% Vì vậy, cơng thức tính tốn thường sử dụng tính tốn sơ q trình thiết kế Sau đó, thông số kết cấu tiếp tục hiệu chỉnh để có kết thiết kế cấu phanh cuối GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 61 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ 3.3.3.4 Xác định kích thước bầu phanh Các bầu phanh khí nén chuẩn hoá ký hiệu theo số bảng 3.8 Bảng 3.8 Các thông số của mô ̣t số loa ̣i bầ u phanh Diê ̣n tıć h hiê ̣u du ̣ng, m2 Thể tıć h lớn nhấ t, m3 12 9,7⋅10-3 0,46⋅10-3 16 1,14⋅10-2 0,76⋅10-3 20 1,23⋅10-2 0,88⋅10-3 24 1,35⋅10-2 1,05⋅10-3 30 1,57⋅10-2 1,58⋅10-3 36 1,71⋅10-2 2,22⋅10-3 Ký hiê ̣u bầ u phanh Chẳng hạn bầu phanh kiểu 12 có diện tích hiệu dụng màng 12 inh2 Bầu phanh thường có dạng màng pít tơng, áp suất tác dụng lên màng (pít tơng) ta ̣o thành lực ty đẩy tác động lên dẫn động trục cam thể sơ đồ tính tốn hình 3.8 Xét cân mơ men trục cam ta có: Q= t lc ( Ps1 + Ps ) hc (3.22) đó: P s1 , P s2 - lực tác dụng từ guốc phanh lên cam (đươ ̣c xác đinh ̣ tıń h toán cấ u phanh); Q t - lực ty đẩy Phương trình cân pít tơng bầu phanh: GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 62 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Qt pk Db lc Ps1 hc Ps2 Hình 3.7 Sơ đồ tính tốn bầu phanh π Db2 = Qt pkη1η2 − Plx (3.23) với: D b - đường kính bầu phanh; η - hệ số nạp (η = 1); η - hiệu suất khí (η = 0,95); P k - áp suất làm việc hệ thống (do người thiế t kế cho ̣n sơ bô ̣); P lx - lực lò xo hồi vị pít tơng Diện tích hiệu dụng bầu phanh tính sau: Sb = π Db2 Biến đổi biểu thức trên, ta có mối quan hệ diện tích hiê ̣u du ̣ng bầ u phanh với áp suất khí nén hệ thống dẫn động: = Sb ( Ps1 + Ps ) hc 2lc pkη1η2 (3.24) Các thông số kết cấu chọn theo xe tham khảo: l c = 160 mm = 0,180 (m); h c = 46 mm = 0,046 m; η = 1; η = 0,95 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 63 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Áp suất khí nén tơ thường nằm khoảng 0,6 – 0,8 MPa Kết tính tốn cho bảng 3.9 Bảng 3.9 Kết tính tốn bầu phanh khí nén Ký hiê ̣u Diện tích hiệu dụng S b Áp suất khí nén p k bầ u phanh (m2) (MPa) 20 1,23⋅10-2 0,86 24 1,35⋅10-2 0,78 30 1,57⋅10-2 0,67 36 1,71⋅10-2 0,62 Với kết tính tốn trên, thấy sử dụng bầu phanh kiểu 20 nhỏ hệ thống khí nén phải có áp suất q lớn Vì vậy, cấu phanh thiết kết sử dụng loại bầu phanh: 24, 30 36, cách điều chỉnh áp suất khí nén theo giá trị tương ứng Ngoài ra, trình thiết kế, người ta thay đổi thơng số kết cấu khác cánh tay đòn l c , kết cấu cam ép h c ,… nhằm lựa chọn bầu phanh mong muốn 3.3.4 Cơ cấu phanh kiểu “Duplex” dẫn động thuỷ lực 3.3.4.1 Đặc điểm cấu tạo Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cấu phanh tự cường hố thể hình 3.8 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 64 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Hình 3.8 Sơ đồ nguyên lý cấu tạo cấu phanh “Duplex” dẫn động thuỷ lực Cơ cấu phanh loại có hai má phanh má xiết, nên sinh mô men phanh lớn xe chuyển động theo chiều tiến Thông thường pít tơng thuỷ lực có đường kính chịu chung áp suất, nên lực tác dụng lên đầu guốc phanh 3.3.4.2 Tính tốn cấu phanh theo phương án Đối với cấu kiểu “Duplex”, ta có: P S1 = P S2 = P S , h = h = h Mô men phanh tính sau: M p = Ps rt µh k a − µ rt (3.25) Với mô men phanh cần thiết xác định đây, ta tính lực cần sinh pít tơng: = Ps Mp 2rt µ h ( k.a − µ.rt ) (3.26) Kết tính tốn thể bảng 3.9 3.3.4.3 Tính tốn cấu phanh theo phương án Đối với cấu phanh kiểu “Duplex”, mơ men phanh tính sau: Mp = Ps hµ A − µB (3.27) Từ ta tính lực phanh theo cơng thức: GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 65 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI = Ps Mp 2hµ LUẬN VĂN THẠC SĨ ( A − µB) (3.28) Các thơng số A B tính cho hai trường hợp áp suất phân bố phân bố theo quy luật sin Kết tính tốn thể bảng 3.10 Bảng 3.10 Kết tính cấu phanh “Duplex” dẫn động thuỷ lực Phương án Phương pháp tính Lực P s (N) Phương án 24812 Áp suất phân Áp suất phân bố bố theo quy luật sin 24651 25569 Các kết cho thấy, sai lệch phương án tính tốn không lớn Chẳng hạn sai lệch kết phương án (với k = 0,95) phương án với quy luật phân bố sin khoảng 2,9% So với cấu phanh kiểu “Simplex” (P s = 35406 N), ta thấy cấu phanh kiểu “Duplex” đòi hỏi lực tác động nhỏ nhiều Vì vậy, áp suất dẫn động cấu phanh kiểu “Duplex”, người ta giảm đáng kể đường kính xi lanh mà đảm bảo lực cần thiết Trên hình 3.9 thể mối quan hệ áp suất dẫn động với đường kính xi lanh cơng tác cho hai trường hợp: cấu phanh “Simplex” cấu phanh “Duplex” GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 66 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Áp suất dẫn động pt (MPa) 60 50 40 Simplex 30 Duplex 20 10 0.02 0.03 0.04 0.05 0.06 Đường kính xi lanh (m) 0.07 Hình 3.9 So sánh hai loại cấu phanh “Simplex” “Duplex” 3.3.5 Cơ cấu phanh tự cường hoá 3.3.5.1 Đặc điểm cấu tạo Cơ cấu phanh thể hình 3.10, guốc phanh khơng có điểm xoay cố định mà liên kết với nối ω Ps Ps U3 A ρ R2 e b O r0 a R1 O1 O2 U1 U2 Hình 3.10 Cơ cấu phanh tự cường hố GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 67 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Với kết cấu vậy, guố c trước chiụ tác du ̣ng của lực: P s , U và R , còn guố c sau chiụ lực: P s , U , U và R Trong đó R là phản lực từ tang trố ng tác du ̣ng lên quố c phanh Do phản lực U U song song với lực P s lực R có phương song song với P 3.3.5.2 Tính tốn cấu phanh tự cường hoá Giả thiết guốc phanh tuyệt đối cứng, người ta tính đươ ̣c thơng số r ρ (hình 3.10) theo các thông số kế t cấ u của cấ u phanh: ρ= 2rt ( cos α − cos α1 ) ( α1 − α ) r0 = ρ + sin (α1 − α ) − (α1 − α ) cos (α1 + α ) sin (α1 − α ) (3.29) µ (3.30) 1+ µ Mơ men phanh tính sau:  r  e + r0 = M p Ps h  +   a − r0 ( e − r0 )( a − r0 )  (3.31) Từ ta tính lực tác động từ pít tơng xi lanh chấp hành lên đầu guốc phanh P s : Ps = Mp (3.32)   e + r0 h.r0  +   a − r0 ( e − r0 )( a − r0 )  Kết tính tốn theo số liệu xe tham khảo ta được: P s = 13064 N Có thể nhận thấy rằng, cấu phanh tự cường hố đòi hỏi lực tác động nhỏ nhiều so với loại cấu phanh có dẫn động thuỷ lực khảo sát 3.3.6 So sánh loại cấu phanh dẫn động thuỷ lực Để so sánh loại cấu phanh luận văn sử dụng kết tính tốn theo phương án với áp suất phân bố theo quy luật sin Kết tính tốn cho bảng 3.11 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 68 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ Bảng 3.11 So sánh lực dẫn động cần thiết loại cấu phanh Loại cấu phanh Lực Ps (N) Cơ cấu phanh “Simplex” 35406 Cơ cấu phanh “Duplex” 25569 Cơ cấu phanh tự cường hoá 13064 Với lực dẫn động cần thiết bảng 3.11, luận văn xác định mối quan hệ đường kính xi lanh cơng tác với áp suất hệ thống thuỷ lực Kết tính tốn thể dạng đồ thị so sánh hình 3.11 Áp suất dẫn động pt (MPa) 60 50 40 Simplex 30 Duplex 20 Tu cuong hoa 10 0.02 0.03 0.04 0.05 Đường kính xi lanh (m) 0.06 0.07 Hình 3.11 So sánh quan hệ áp suất dẫn động đường kính xi lanh loại cấu phanh Kết khẳng định ưu điểm cấu phanh tự cường hố có đường kính xi lanh công tác nhỏ so với hai loại cấu phanh lại GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 69 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ KẾT LUẬN Luận văn nghiên cứu đặc điểm cấu tạo loại cấu phanh tang trống thường dùng loại ô tô tải, gồm cấu phanh kiểu “Simplex”, “Duplex” cấu phanh tự cường hoá với hai phương án dẫn động khí nén thuỷ khí Luận văn tìm hiểu sở lý thuyết mối quan hệ mô men phanh bánh xe lực dẫn động Trên sở đó, luận văn xây dựng phương án tính tốn, đánh giá loại cấu phanh xe tham khảo cụ thể (HYUNDAI HD160) Dựa kết tính tốn khảo sát, luận văn đề xuất phương án lựa chọn đường kính xi lanh cơng tác áp suất dẫn động cho loại cấu phanh dẫn động thuỷ khí Luận văn đề xuất phương án lựa chọn loại bầu phanh áp suất dẫn động cho trường hợp dẫn động khí nén Các kết nghiên cứu luận văn sử dụng tài liệu tham khảo bổ ích chương trình đào tạo kỹ sư tơ trường đại học GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 70 HVTH: Phạm Quốc Hoàng TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI LUẬN VĂN THẠC SĨ TÀI LIỆU THAM KHẢO Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Hải, Nguyễn Văn Chưởng, Phạm Huy Hường, Trịnh Minh Hồng: “Kết cấu tơ” NXB Bách khoa Hà Nội, 2009 Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên: '' Thiết kế tính tốn tô máy kéo'' NXB Đại học Trung học chuyên nghiệp Hà Nội, 1985 Julian Happian-Smith: “An Introduction to Modern Vehicle Design” Butterworth-Heinemann 2002 Henz Heisler: “Advanced Vehicle Technology” Butterworth-Heinemann, second edition 2002 Giancarlo Genta, Lorenzo Morello: “The Automotive Chassis Vol 1: Components Design, Vol 2: System Design” Springer, 2009 ECE - R13 - Braking Regulations _ Revision - Oct 2004 В.М Беляев, В.Г Иванов, Л.А Молибошко: " Проектирование тормозных систем автомобиля " Кафедра "Автомобили'', "БЕЛОРУССКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ПОЛИТЕХНИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ Минск 2000 GVHD: PGS Nguyễn Trọng Hoan 71 HVTH: Phạm Quốc Hoàng ... DỤC VÀ ĐÀO TẠO TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA HÀ NỘI PHẠM QUỐC HOÀNG NGHIÊN CỨU MỐI QUAN HỆ GIỮA MÔ MEN PHANH VÀ LỰC DẪN ĐỘNG TRÊN CÁC LOẠI CƠ CẤU PHANH Chuyên ngành: Kỹ thuật Cơ. .. 24 1.3 Mối quan hệ m men phanh lực dẫn động Trang 30 1.4 Nội dung nghiên cứu luận văn Trang 31 CHƯƠNG 2: Quan hệ lực dẫn động mô men phanh bánh xe Trang 32 2.1 Các thông... 1.1.2.2 Các loại dẫn động phanh a) Dẫn động thủy lực Sơ đồ nguyên lý hệ thống dẫn động phanh thuỷ lực điển hình sử dụng ơtơ thể hình 1.8 Hiện nay, yêu cầu an toàn chuyển động ngày cao dẫn động phanh