Đồ án môn học kết cấu oto-hệ thống phanh xe IFA

Trang 1

1.GIỚI THIỆU ĐỀ TÀI

Hiện nay xe IFA do nhà máy chế tạo ôtô IFALUDWISSFELDE Cộng hòa dân chủ Đức sản xuất được sửdụng khá phổ biến ở Việt Nam Vì vậy việc đảm bảo antoàn cho chuyển động của xe là vô cùng cần thiết, nhằmđảm bảo an toàn cho người và hàng hoá trên xe Do đó, hệthống phanh trên xe giữ vai trò đặc biệt quan trọng

Xe IFA được thiết kế với hai cầu chủ động, nên nó cótính cơ động và khả năng di chuyển tốt trên tất cả cácloại đường Đồng thời nó có rất nhiều chủng loại khácnhau cho nên khả năng phục vụ của nó là rất lớn và đápứng được yêu cầu của người sử dụng, giải quyết đượcvấn đề vận tải cho người dân

Với nhu cầu sử dụng rộng rãi ôtô như ngày nay, nênlượng xe lưu thông trên đường là rất lớn, vấn đề an toàncho xe, người lái và hàng hóa trong mọi tình huống giaothông là vô cùng quan trọng Trách nhiệm này được đặtnặng nề lên hệ thống phanh

Xe IFA được thiết kế với hệ thống phanh thủy lựccó trợ lực khí nén nên khá phức tạp về dẫn động cũngnhư kết cấu các chi tiết, bộ phận Tuy nhiên đây là loại xenhập khẩu từ nước ngoài Tài liệu, tạp chí nói về xe nàycòn khan hiếm và hạn chế gây nhiều trở ngại và khókhăn cho người sử dụng

Với đề tài khảo sát hệ thống phanh xe IFA này tuy cònnhiều thiếu sót nhưng em mong rằng một phần nào đóđáp ứng yêu cầu của thầy đưa ra

SVTH : Trần Công Minh- Lớp 02ĐL - GVHD: LÊ VĂN TUỴ

Trang 1

Trang 2

Cuối cùng em xin chân thành cám ơn thầy Lê Văn Tuỵvà các giáo viên bộ môn đã tận tình hướng dẫn trong thờigian qua.

Đà Nẵng, ngày 29 tháng 03 năm 2005Sinh viên thực hiện :Trần Công Minh

2 CÔNG DỤNG, YÊU CẦU, PHÂN LOẠI HỆ THỐNG PHANH :

- Ngoài ra ở các loại xe bánh xích, hệ thống phanh cònphối hợp với bộ phận chuyển hướng, tham gia làm nhiệmvụ quay vòng

Với công dụng trên, hệ thống phanh giúp cho ôtô máykéo:

- Đảm bảo an toàn chuyển động ở mọi chế độ làmviệc

- Phát huy được khả năng động lực, nâng cao tốc độnhờ đó tăng năng suất vận chuyển

2.2 YÊU CẦU

Hệ thống phanh cần đảm bảo những yêu cầu chínhsau:

- Làm việc bền vững, tin cậy

Trang 2

Trang 3

- Có hiệu quả phanh cao nhất ở tất cả các bánh xe:Tức là bảo đảm quãng đường phanh ngắn nhất khi phanhđột ngột trong trường hợp nguy hiểm

- Phanh phải êm dịu trong mọi trường hợp và mọiđiều kiện đường xá để đảm bảo an toàn cho hành kháchvà hàng hóa trên xe

- Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô khiphanh: Tức là khi phanh xe không bị trượt, không bị lật vàkhông bị quay vòng

- Không có hiện tượng tự phanh khi bánh xe dịchchuyển thẳng đứng hoặc quay vòng

- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh cao,ổn định trong mọi điều kiện sử dụng

- Đảm bảo độ nhạy cao, tức thời gian chậm tác dụngcủa hệ thống phanh nhỏ

- Có khả năng thoát nhiệt tốt

- Giữ cho ôtô máy kéo đứng yên khi cần thiết trongthời gian không hạn chế

- Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực tác dụnglên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ

Để hệ thống phanh làm việc có độ bền vữngtin cậy và đảm bảo an toàn chuyển động trong mọi trườnghợp thì hệ thống phanh của ôtô máy kéo bao giờ cũng phaỉcó tối thiểu ba loại phanh:

+ Hệ thống phanh chính: Được sử dụng thườngxuyên ở tâït cả mọi chế độ chuyển động, thường đượcđiều khiển bằng bàn đạp

+ Hệ thống phanh dự trử: dùng trong trườnghợp phanh chính hỏng

Trang 3

Trang 4

+ Hệ thống phanh dừng: đây là phanh phụ, dùngđể giữ cho ôtô máy kéo đứng yên trên mặt đường nganghoặc dốc trong khoảng thời gian không hạn chế Phanh nàythường được điều khiển bằng tay.

+Phanh chậm dần: phanh này thường được sửdụng trên các ôtô có tải trọng lớn (xe tải có trọng lượngtoàn bộ lớn hơn 12 tấn, xe khách lớn hơn 5 tấn) thươöngxuyên làm việc ở vùng đồi núi, có những dốc dài, phanhnày được dùng để: phanh liên tục không cho tốc độ của ôtôtăng quá giới hạn cho phép khi xuống dốc và giảm dầntốc độ trước khi ôtô dừng hẳn

Để cho hệ thống phanh đạt được hiệu quả caokhi làm việc:

+Dẫn động phanh phải có độ nhạy lớn

+Phân phối momen phanh trên các bánh xe phảitận dụng trọng lượng bám để tạo lực phanh

+Có thể sử dụng các bộ trợ lực chân khônghoặc khí nén hoặc bơm thủy lực để tăng hiệu quả phanh,nhất là đối với các ôtô có trọng lượng tòan bộ lớn

Để quá trình phanh được êm dịu và để người láicó cảm giác, điều khiển đúng cường độ phanh, dẫn độngphanh phải có cơ cấu tỷ lệ để đảm bảo quan hệ giữa lựcđạp lên bàn đạp hoặc lên đòn điều khiển với lực phanhtạo ra ở bánh xe, đồng thời không có hiện tượng tự siếtkhi phanh

Để đảm bảo tính ổn định của ôtô khi phanh thìsự phân bố lực phanh ở các bánh xe phải hợp lý:

- Lực phanh phải tỷ lệ với phản lực pháp tuyếncủa đường tác dụng lên chúng

Trang 4

Trang 5

- Lực phanh của các bánh xe trên cùng một trụcphải đều nhau, sai lệch lớn nhất cho phép không quá 15%.

- Không xãy ra hiện tượng khóa cứng hay trượtcác bánh xe khi phanh

Để đảm bảo được các yêu cầu trên, người ta sửdụng các bộ điều chỉnh lực phanh hay hệ thống chốnghãm cứng bánh xe(bộ ABS)

- Theo phần tử ma sát, có:

+ Phanh guốc+ Phanh đĩa+ Phanh dãi

- Theo loại dẫn động, có:

+ Phanh cơ khí + Phanh thủy lực + Phanh điện từ+ Phanh liên hợp

Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh và dẫn động:

Trang 5

Trang 6

+ Cơ cấu phanh: Dùng để hảm trực tiếp tốc độgóc của các bánh xe hoặc một trục nào đó củahệ thống truyền lực.

+ Dẫn động phanh: Dùng để điều khiển cơ cấuphanh

3.1 CƠ CẤU PHANH

Cơ cấu phanh của ôtô được bố trí ở bánh xe hoặc hệ

thống truyền lực, kết cấu của cơ cấu phanh phụ thuộc

vào vị trí cơ cấu phanh

Ở đây ta đặt biệt chú ý đến cơ cấu phanh đặt ở bánh

xe, với loại phanh trống - guốc

3.1.1 Các sơ đồ và chỉ tiêu đánh giá cơ cấu phanh:

Để tiếp nối các bộ phận củà cơ cấu phanh với nhau

ta có rất nhiều sơ đồ, theo thống kê có đến 17 sơ đồ Sựkhác nhau ở mỗi sơ đồ là về:

- Dạng và số lượng cơ cấu ép

- Số bậc tự do của guốc phanh

- Sự khác nhau giữa tác dụng tương hổ giữa trốngphanh và guốc phanh, giữa guốc phanh và cơ cấu ép Do đódẫn đến sự khác nhau về:

+ Hiệu quả phanh, đặc điểm mài mòn các máphanh

+ Giá trị tải trọng tác dụng lên cụm ổ trụcbánh xe

+ Mức độ phức tạp của kết cấu

Ngoài các chỉ tiêu chung trên người ta còn sử dụng bachỉ tiêu đặc trưng nữa là:

Trang 6

Trang 7

- Tính thuận nghịch: Một cơ cấu phanh được gọi làtính thuận nếu momen phanh nó sinh ra không phụ thuộcvào chiều quay của trống phanh và chiều quay của bánh xe.

- Tính cân bằng: Một cơ cấu phanh được gọi là cótính cân bằng tốt là khi phanh nó không gây ra tải trọng tácdụng lên cụm ổ trục bánh xe mà lực guốc phanh tácdụng lên trống phanh sẽ tự cân bằng

Xét sơ đồ hình (3.1a):

- Cơ cấu ép bằng cam cơ khí

- Guốc phanh một bậc tự do, 2 điểm quay của guốc

ở cùng phía và cố định

Trang 8

Hình 3.1: Các cơ cấu phanh thông dụng và sơ đồ lực tác

dụng

a Eïp bằng cam; b Eïp bằng xy lanh thủy lực; c Hai xy lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; d Hai xilanh ép, guốc phanh một bậc tư do

Xét sơ đồ hình (3.1.b):

- Có một cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực

- Guốc phanh một bậc tự do, hai điểm quay củaguốc cố định nằm cùng phía

Xét sơ đồ hình (3.1c):

- Có hai cơ cấu ép bằng xilanh thủy lực

- Có hai điểm quay cố định ở về hai phía khác nhau,guốc một bậc tự do

3.1.2 Kết cấu các chi tiết và bộ phận chính.

Trang 8

Trang 9

+ Chịu mài mòn tốt.

+ Hấp thụ nhiệt cao

Do vậy trống phanh của các xe tảûi trọng lớn thườngđược đúc bằng gang có các gân tăng cứng và tản nhiệt,tuy nhiên khối lượng của nó nặng Để giảm khốilượngcủa trống phanh và tăng tính công nghệ đối với xe du lịch,tải nhỏ người ta dùng trống ghép:

+Vành bằng thép ghép với vòng ma sát bằnggang

+ Trống bằng hợp kim nhôm ghép với vòng masát bằng gang

Trang 9

Trang 10

Hình 3.2: Các loại trống phanh.

a Đúc liền; b,c ghép;1 Đĩa thép; 2 Vành gang

3.1.2.2 Mâm phanh.

Mâm phanh có dạng đĩa, được bắt chặt với dầmcầu Mâm phanh được đúc bằng gang hoặc dập bằngthép

Chức năng quan trọng của mâm phanh là lắp đặt cácbộ phận khác của cơ cấu phanh

3.1.2.3 Guốc phanh.

Đối với xe tải trọng lớn có yêu cầu độ cứng vữngcao nên guốc phanh được đúc bằng gang hoặc hợp kimnhôm, còn đối với xe du lịch, tải nhỏ thì guốc phanh đượcdập hoặc hàn bằng thép lá

Guốc phanh phải có tính đàn hồi tốt để tạo điềukiện làm đồng đều áp suất trên đường má phanh, làm chomá phanh mòn đều hơn

Trang 11

Hình 3.3: Kết cấu guốc phanh.

1 Đinh tán; 2 Má phanh; 3 Xương guốc; 4 Gân tăng

Đối với phương pháp dán thì nó có ưu điểm là sửdụng toàn bộ chiều dày má phanh, tuy nhiên sửa chữa vàthay thế phức tạp

Vật liệu làm má phanh gồm: sợi atleet, chất phụ gia,chất dính kết Chất phụ gia gồm: Dầu thực vật, dầukhoáng, cao su, nhựa tổng hợp

3.1.2.5 Cơ cấu ép.

Xilanh thủy lực:

Xilanh: Được đúc bằng gang, bề mặt làm việc được

mài mòn

Pis ton : Đúc bằng hợp kim nhôm

Mối ghép giữa pis ton với xilanh được làm kín bằngnút cao su hoặc vòng cao

Ưu điểm của loại cơ cấu này là đơn giản , dễ lắpđặt và hiệu suất cao

Trang 11

7

Trang 12

Hình 3.4: Kết cấu xilanh bánh xe.

1 Chốt đẩy; 2 Màng cao su; 3 Thân xy lanh; 4 Vòng làm kín;

5 Lò xo; 6 Pis ton; 7 Đường dầu vào

Loại cơ cấu này không phổ biến lắm, tuy nhiên nó có

ưu điểm là hiệu suất cao, kích thước nhỏ gọn , thời gianchậm tác dụng nhỏ Nhược điểm là kết cấu phức tạpvà giá thành cao

Trang 12

Trang 13

Hình 3.5: Sơ đồ cam cơ khí và Sơ đồ chêm ép

Trong quá trình sử dụng má phanh bị mòn nên giữamá phanh và trống phanh tồn tại khe hở nhất định nào đólàm cho hành trình tự do lớn Vì vậy ta cần phải điềuchỉnh

Có hai phương pháp điều chỉnh: Bằng tay và tựđộng

3.2 DẪN ĐỘNG PHANH

Trên ôtô thường sử dụng chủ yếu hai loại: Dẫn độngthủy lực và khí nén Dẫn động cơ khí thường sử dụngcho phanh dừng vì hiệu suất thấp và khó đảm bảo phanhđồng thời giữa các bánh xe

Dẫn động điện chỉ dùng cho xe kéo moóc, nhưng rấthiếm Trên các xe tải trọng lớn và rất lớn sử dụng loạiphanh liên hợp thủy khí

Đối với máy kéo thì thường dùng dẫn động cơ khí, vìnó có kết cấu đơn giản, làm việc tin cậy Tuy nó có hiệusuất thấp , độ chính xác kém và khó đảm bảo phanh đồngthời giữa các bánh xe, nhưng ở máy kéo các đường dẫnđộng thường không dài, tốc độ chuyển động thấp nêncác nhược điểm đó ít quan trọng

Đối với máy kéo cở lớn thường sử dụng dẫn độngkhí nén

Để tăng độ tin cậy, dẫn động phanh cần phải có ítnhất hai dòng dẫn động độc lập Trong trường hợp mộtdòng bị hỏng thì các dòng còn lại vẫn được ôtô máy kéosử dụng với một hiệu quả nhất định nào đấy

Trang 13

Trang 14

Việc lưạ chọn sơ đồ phân dòng phải được tính toánkỷ và dựa vào ba yếu tố chính đó là:

+ Mức độ giảm hiệu quả phanh khi một dòng bị hỏng.+ Mức độ bất đối xứng lực phanh cho phép

+ Mức độ phức tạp của dẫn động

Hiện nay phổ biến nhất là các dẫn động hai dòngvới các sơ đồ phân dòng trên hình 3.6

Để phân dòng người ta thường dùng xilanh chính képhay bộ chia đối với dẫn động thủy lực hoặc tổng van khínén hai ngăn đối với dẫn động khí nén Tùy theo trườnghợp, điều kiện cụ thể mà chọn sơ đồ thích hợp

Hình 3.6: Các sơ đồ phân dòng

Sơ đồ (a) được dùng rất phổ biến với ưu điểm đơngiản , tuy nhiên nếu bị hỏng dòng trước thì hiệu quả phanhcòn lạicó thể nhỏ hơn 50%

Sơ đồ (b) là sơ đồ phân dòng chéo , với sơ đồ nàynếu một dòng bị hỏng thì hiệu quả phanh luôn luôn bằng50% nhưng gây ra bất đối xứng làm

Trang 15

Sơ đồ (c) dùng hai dòng cho cầu trước và một dòngcho cầu sau , nếu

một dòng bị hỏng thì hiệu quả phanh còn lại lớn hơnhoặc bằng 50%

Sơ đồ (d) phức tạp hơn các sơ đồ trên ,hiệu quả phanhluôn luôn lớn hơn 50%, nhưng có bất đối xứng

Sơ đồ (e) phức tạp nhất , hiệu quả phanh đạt 100%

+ Hiệu suất cao ( =0,8  0,9)

+ Kết cấu đơn giản , giá thành thấp , kích thước vàkhối lượng nhỏ

+ Có khả năng dùng trên nhiều loại xe khác nhau màchỉ cần thay đổi cơ cấu phanh

+ Sự dao động áp suất của chất lỏng làm việc cóthể làm cho các đường ống bị rung động và momen phanhkhông ổn định

Trang 15

Trang 16

+ Hiệu suất giảm nhiều ở nhiệt độ thấp

Với các đặc điểm trên , dẫn động thủy lực được sửdụng rộng rải

trên các ôtô du lịch , ôtô cở nhỏ hoặc đặc biệt lớn

3.2.1.2 Các loại và sơ đồ dẫn động

Theo loại năng lượng sử dụng , dẫn động phanh thủylực có thể chia làm ba loại

+ Dẫn động tác dụng trực tiếp

+ Dẫn động tác dụng gián tiếp

+ Dẫn động dùng bơm và các bộ tích năng

Sơ đồ dẫn động tác dụng trực tiếp:

Trang 17

Hình 3.7: Sơ đồ dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp.

1,8 Xilanh bánh xe; 2,7 Ống dẫn dầu; 3,4 Pis ton; 5 Bàn

đạp; 6 Xilanh chính; A, B Các khoang

Sơ đồ dẫn động thủy lực dùng bầu trợ lực chân không:

Bầu trợ lực chân không 4 có cụm 9 , bao gồm các cơcấu van sau :

+ Van tỷ lệ : Làm nhiệm vụ đảm bảo sự tỷ lệ giữalực đạp và lực phanh

+ Van chân không , làm nhiệm vụ :

- Khi nhả phanh : Nối thông 2 khoan A và B của bầutrợ lực - Khi đạp phanh : Cắt đường thônggiữa 2 khoan A và B

+ Van không khí làm nhiệm vụ :

- Khi nhả phanh : Cắt đường thông khoan A với khíquyển

- Khi đạp phanh : Mở đường thông khoan A với khíquyển

9

10

Trang 18

Hình3.8 Dẫn động thủy lực trợ lực chân không.

1, 10 Xilanh bánh xe; 5 Bàn đạp; 2,6 Ống dẫn dầu; 7, 8 Piston; 3 Xilanh chính; 9 Cụm van; 4 Bầu trợ lực; A, B Các

khoang

Bộ trợ lực chân không :

Bộ trợ lực chân không là bộ phận cho phép lợidụng độ chân không trong đường nạp động cơ để tạolực phụ , tác dụng lên dẫn động hổ trợ cho người lái

Vì vậy , để đảm bảo đủ hiệu quả trợ lực , kích thướccác bộ trợ lực chân không thường phải đủ lớn và chỉ thíchhợp với các xe có động cơ xăng cao tốc

Bộ trợ lực chân không có hiệu quả thấp , nênthường được sử dụng trên các ôtô du lịch và tải nhỏ

Hiện nay bộ trợ lực chân không có nhiều dạng và sơđồ kếït cấu khác nhau Tuy vậy chúng đều có chung mộtnguyên lý làm việc và luôn luôn phải có hai phần tử kếtcấu chính là :

- Buồng hay xy lanh sinh lực : để tạo lực tác dụnglên dẫn động

- Cơ cấu tỷ lệ : để đảm bảo quan hệ tỷ lệ thuậngiữa lực tác dụng lên bàn đạp , hành trình bàn đạp vàlực phanh

Tùy thuộc vào cách bố trí lắp đặt cơ cấu tỷ lệ ,buồng sinh lực và xy lanh chính , các bộ trợ lực chânkhông có thể chia thành ba nhóm chính :

Trang 18

Trang 19

+ Nhóm 1 : Các bộ trợ lực mà cơ cấu tỷ lệ có dạngđòn và không có liên hệ trực tiếp với hệ thống thủy lựccủa dẫn động phanh

+ Nhóm 2 : Các bộ trợ lực có buồng sinh lực , cơcấu tỷ lệ và xy lanh chính bố trí riêng rẽ

+ Nhóm 3 : Các bộ trợ lực có buồng sinh lực , cơcấu tỷ lệ và xy lanh chính bố trí đồng trục chung trongmột kết cấu

Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén :

Bộ phận trợ lực bao gồm cụm van điều khiển khínén 3 nối thông với bình chứa 4 và xy lanh trợ lực 5 Vanđiều khiển 3 được dẫn động bởi các đòn 2 và bàn đạp 1

Trong cụm van 3 có các bộ phận sau :

- Cơ cấu tỷ lệ : Để đảm bảo tỷ lệ giữa lực đạp vàlực phanh

- Van nạp: Cho khí nén từ bình chứa đi vào khoan Acủa xy lanh trợ lực 5 (hoặc vào cả hai khoang của xy lanhtrợ lực 5)

- Van xả : Cho khí nén trong dẫn động thoát ra ngoài khí quyển

Nguyên lý làm việc :

- Khi tác dụng lên bàn đạp 1 , qua đòn 2 lực sẽ truyềnđồng thời lên các cần của xy lanh chính 6 và của cụm van 3 Van 3 dịch chuyển : mở đường nối khoang A của xy lanhtrợ lực 5 với bình chứa khí nén 4 Khí nén từ 4 sẽ đi vàokhoang A tác dụng lên piston của xy lanh trợ lực, hổ trợthêm lực cho người lái ép các piston trong xy lanh chính 6dịch chuyển, ép dầu đến các xy lanh bánh xe

Trang 19

Trang 20

- Khi đi vào khoan A, khí nén đồng thời đi vào khoan phíasau piston của van 3, ép lò xo lại, làm van dịch chuyển lùisang trái Khi lực khí nén cân bằng với lực lò xo thì vandừng lại ở vị trí cân bằng mới đồng thời đóng đường khínén từ bình chứa đến khoang A, cấp một lượng khí nénnhất định ứng với áp suất không đổi trong khoan A của xylanh trợ lực ( tương ứng với một lực tác dụng và dịchchuyển của bàn đạp) Nếu muốn tăng áp suất thì phảităng lực đạp để đẩy van sang phải , mở đường cho khínén tiếp tục đi vào , sau đó van đóng lại ứng với trạngthái cân bằng mới Như vậy cụm van 3 đảm bảo đượcsự tỷ lệ giữa lựa tác dụng , chuyển vị của bàn đạp vàlực phanh

sss

Hình 3.9 : Dẫn động thủy lực trợ lực khí nén.

1 Bàn đạp; 2 Đòn điều khiển; 3 Cụm van; 4 Bình chứakhí nén; 5 Xilanh lực; 6 Xilanh chính; 7,9 Ống dẫn dầu; 8,10 Xy lanh bánh xe; A, B Các khoang

Trang 21

Hệ thống thủy lực gồm : Bơm 1, van an toàn 2, vanphân phối 5 làm kết hợp với xy lanh lực 6 Trong một sốkết cấu , có thể không có xy lanh lực riêng mà xy lanhchính 7 kiêm luôn vai trò của nó

Dẫn động bằng bơm và các bộ tích năng :

10

Định dạng
Số trang	43
Dung lượng	2,23 MB