Thiết kế hệ thống ly hợp cho xe tải 8 tấn 3

Thiết kế hệ thống ly hợp cho xe tải 8 tấn 3

Chơng III

Tính toán hệ thống phanh

1 Giới thiệu về xe Hyundai tham khảo

Các đặc điểm cơ bản:

 Tải trọng tối đa đạt 15,3 tấn.

 Động cơ: Xe sử dụng loại động cơ diesel D6BR, 6 máy thẳnghàng, đợc bố trí dới buồng lái Công suất cực đại đạt 188 mã lực (ởsố vòng quay 2900 v/ph) Mô men xoắn cực đại đạt 525 N.m (ở sốvòng quay 1400 v/ph) Dung tích xi lanh 7.545 cc.

 Ly hợp: là loại C8W38 ly hợp ma sát khô, một đĩa, điều khiển thủylực trợ lực khí nén.

 Hộp số chính: 5 số tiến, 1 số lùi, có đồng tốc từ số 2 đến số 5. Bánh xe: phía trớc đơn, phía sau kép.

 Hệ thống lái: Với cơ cấu lái trục vít – êcu có trợ lực.

 Hệ thống phanh: Hệ thống phanh thuỷ lực – khí nén loại có 2dòng độc lập.

Đặc tính kỹ thuật

Chiều dài cơ sở mm 5.700Trọng lợng bản thân KG 7.140Trọng lợng toàn bộ KG 15.305Vận tốc lớn nhất Km/h 99

Hộp số

Tỉ số truyền ih1= 6,552; ih2=4,178; ih3= 2,415;ih4= 1,397; ih5= 1,000; il= 6,849.

Bánh xe Phía trớc đơn, phía sau kép

Mômen xoắn lớn nhất 525Nm/1.400v/p

2 tính toán hệ thống phanh2.1.tính toán cơ cấu phanh

2.1.1 Xác định mô men sinh ra ở các cơ cấu phanh

Hình 3.1.Sơ đồ các lực tác dụng lên ôtô khi phanh

Lực phanh tại bánh xe đạt đợc giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu ợt lết, trong qúa trình trợt mô men phanh không tăng đợc nữa mà thậmchí còn có xu hớng giảm do hệ số bám giảm đi đáng kể khi hiện tợngnày xảy ra Vì vậy, ngời ta thờng tính toán mô men phanh cần thiết tạicác bánh xe sao cho tận dụng đợc tối đa khả năng bám của bánh xe vớimặt đờng

Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô menphanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trớc là:

ở cầu sau là:

bxg

 - trọng lợng tĩnh trên cầu trớc;

G’= 30%G = 0,3 15305 = 4591,5(KG)

.''

 - trọng lợng tĩnh lên cầu sau;

G’’= 70%G = 0,7 15305 = 10713,5 (KG) L – chiều dài cơ sở của ôtô, L = 5700 (mm) = 5,7 (m);

jmax - gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, khi thiết kế lấyjmax= 5,5 (m/s2);

g – gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s2);

φ – hệ số bám của bánh xe với mặt đờng khi thiết kế lấy φ = 0,6; rbx- bán kính làm việc trung bình của bánh xe

Với cỡ lốp xe: 254mm – 508mm (10 - 20) Bán kính làm việc trung bình của bánh xe:

rbx=  H+d2, ( = 0,93 là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp) rbx = 0,93( 254 + 508/2 ) = 472,44 (mm) ≈ 0,472 (m).

Nếu trờng hợp đã biết trọng lợng của ôtô khi đầy tải phân ra trục truớclà G’ và trục sau là G’’ thì ta có thể tính toán ngay mômen phanh sinhra ở mỗi cơ cấu phanh ở một bánh xe trớc là:

m1 _ là hệ số phân bố lại tải trọng cầu trớc khi phanh:



Với: hg – chiều cao trọng tâm của ôtô, lấy hg= 1,1(m) đối với ôtô tải.

=> 0,60,472884,2(.)8842().2

m2 _là hệ số phân bố lại tải trọng cầu sau khi phanh:

Mômen phanh ở bánh xe sau:

2.1.2 Xác định góc (δ)) và bán kính () của lực tổng hợp tác dụnglên má phanh

Góc δ) (góc tạo bởi trục ox với đờng đi qua tâm O với điểm đặt lực pháptuyến N ):



21139 sin118 232,44( ).cos

b M¸ sau:

1 15)(

39115 sin76 214,29( ).cos

2 §èi víi c¬ cÊu phanh cÇu sau

a M¸ tríc:



 

20140 sin120 233,37( ).cos

b Má sau:

25125 sin100 223,82( ).cos

2.1.3 Xác định các lực tác dụng lên guốc phanh bằng phơng pháphọa đồ

Guốc phanh phải chịu 3 lực:

 Lực P do dẫn động sinh ra, cụ thể là do pittông của xi lanh côngtác đặt trong cơ cấu phanh tạo ra Phơng, chiều và điểm đặt của lực này đợcxác định theo kết cấu của cơ cấu phanh.

 Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lên guốc phanh,điểm đặt củalực này đợc coi là đặt tại tâm quay của guốc phanh O1, tuy nhiên phơng chiềuvà độ lớn thì cha biết

 Phản lực R của trống phanh tác dụng lên má phanh Lực này chabiết cả về điểm đặt, phơng, chiều và độ lớn.

Nh vậy cả 3 lực trên đều có những yếu tố cha biết để xác định đợc các lực nàyngời ta sử dụng phơng pháp dựng hình hay còn gọi là phơng pháp hoạ đồ lựcphanh.

1.Xác định góc φ ở các cơ cấu phanh

Khi đã chọn trớc thông các số kết cấu (β1, β2, β0, r1) chúng ta tính đợcgóc δ) và bán kính ρ nghĩa là xác định đợc hớng và điểm đặt lực N1 (lực N1 h-ớng vào tâm 0).

Lực R1 là lực tổng hợp của N1, và T1.

Góc φ1 đợc xác định nh sau: 

NT

Với μ là hệ số ma sát giữa tấm ma sát với tang trống, thờng μ = 0,3 Nhthế là chúng ta đã xác định đợc góc φ1 ≈ 16º41’, nghĩa là xác định đợc hớngcủa R1 Góc φ1 của má phanh trớc và má phanh sau đều bằng nhau vì có cùnghệ số ma sát nh nhau.

1 Xác định bán kính r0

Với R đã biết, mômen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽlà:

 1 2 00

1 MRrRrRRrM

 Đối với cơ cấu phanh cầu trớc:o Đối với má trớc:

o Đối với má sau:

 Đối với cơ cấu phanh sau:o Đối với má trớc:

o Đối với má sau:



2 Xây dựng họa đồ lực phanh

Phanh dẫn động bằng thủy lực với một xi lanh công tác chung cho cảhai píttông dẫn động các guốc phanh trớc và sau thì các lực tác động bằngnhau:

Pt = Ps = P

Họa đồ đợc xây dựng cho từng guốc phanh.Các bớc gồm có:

a Xác định các thông số hình học của cơ cấu phanh và vẽ sơ đồtheo đúng tỷ lệ, vẽ các lực P.

b Tính góc δ) và bán kính ρ, từ đó xác định điểm đặt của lực R.c Tính góc φ và vẽ phơng của lực R Kéo dài phơng của Rt và P cắt

nhau tại Ot, kéo dài phơng của P và Rs cắt nhau tại Os.

d Để xác định phơng của U cần lu ý rằng, ở trạng thái cân bằngtổng các lực tác dụng lên guốc phanh bằng 0:

Vì vậy 3 lực này phải tạo thành 1 tam giác khép kín Tức là, nếu kéodài 3 lực này thì chúng phải cắt nhau tại 1 điểm, đó chính là cácđiểm Ot và Os Nh vậy, để xác định phơng của các lực U chỉ cần nốiOt với O1 và Os với O2.

e Trên hình vẽ, lấy 2 đoạn P bằng nhau đặt song song ngợc chiều.Từ các lực P này dựng các tam giác lực cho các guốc phanh bằngcách vẽ các đờng song song với các lực R và U đã có trên họa đồ.

 Cơ cấu phanh cầu trớc

Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt’ và Rs’ và tính tỷ lệ:

Kết hợp ta có hệ phơngtrình:

Giải hệ phơng trình ta đợc:

Trên họa đồ ta đo đợc giá trị của Rt’ = 375,24 vậy ta có tỷ lệ xích:

N /mm

Từ họa đồ lực phanh ta đo đợc:

Hình 3.2 Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu tr ớc

RR

P = 100 (mm) ; Ut’= 288,41 (mm) ; Us’= 65 (mm).Ta tính đợc các lực còn lại:

P = 100ì254 = 25400 (N); Ut’= 288,41ì254 ≈ 73256 (N); Us’= 65ì 254 ≈ 16510 (N).

 Cơ cấu phanh cầu sau

Đo trực tiếp các hình trên đoạn Rt” và Rs” và tính tỷ lệ:

Hình 3.3 Họa đồ lực phanh cơ cấu phanh cầu sau

Kết hợp ta có hệ phơngtrình:

Giải hệ phơng trình ta đợc:

Trên họa đồ ta đo đợc giá trị của Rt” = 376,88 vậy ta có tỷ lệ xích:

N /mm

2.1.4 Kiểm tra hiện tợng tự xiết

1 Đối với guốc trớc của cơ cấu phanh, quan hệ giữa lực Pt vàMp có dạng

Biểu thức trên cho thấy, nếu: ccost sintt 0 thì Mp .

Điều này có nghĩa là mô men phanh trên guốc phanh phía trớc sẽ trởnên vô cùng lớn, đây chính là hiện tợng tự xiết Với điều kiện để xảy ra hiện t-ợng tự xiết là:

RR

Với: c – khoảng cách từ tâm bánh xe đến tâm chốt, c = 151 (mm);δ)t, ρt – góc đặt và bán kính lực tổng hợp đặt trên guốc phanh

 Với cơ cấu phanh cầu trớc

Từ họa đồ ta có thể thấy s csins 0 trong mọi trờng hợp vì vậy: s

sincos

Đối với phanh guốc, kích thớc má phanh đợc xác định dựa trên các điềukiện: Công ma sát riêng; áp suất lên bề mặt má phanh; Tỷ số p; Chế độ làmviệc của cơ cấu phanh.

1 Công ma sát riêng

Khi phanh ôtô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừnghẳn (V=0) thì toàn bộ động năng của ôtô có thể đợc coi là đã chuyểnthanh công ma sát L tại các cơ cấu phanh:

Với: G = 15305 (kg) là trọng lợng ôtô khi đầy tải;

V0= 50 (km/h) = 13,89(m/s) là tốc độ của ôtô khi bắt đầuphanh.

Gọi tổng diện tích các má phanh là A∑ ta có:

Với: m – số lợng má phanh, m = 8; βoi – góc ôm của má phanh thứ i;

30 mm2 cm2

Công ma sát riêng đợc tính theo công thức:



  1,52,0(/).

 qm

X 2

Víi: P – lùc Ðp cña xi lanh phanh lªn guèc phanh, P = 36240 (N).

pi - áp suất dầu làm việc trong hệ thống phanh, chọn pi= 10 (MPa);

Với: Dd – đờng kính xi lanh dẫn động thủy lực; Dk – đờng kính xi lanh dẫn động khí nén;

pi – áp suất dầu tác dụng lên pittông, pi = 100 (KG);

pki - áp suất khí thể đặt lên pittông khí nén, trên các ôtô tải thôngthờng pki=6(KG/cm2).

Nh vậy nếu ta chọn trớc đờng kính xi lanh dầu là Dd = 3,5 (cm) ta sẽtính đợc đờng kính xi lanh khí:

P

3 Hành trình làm việc của pittông trong các xi lanh

Hành trình làm việc của pittông trong các xi lanh ở các cơ cấu phanh ớc (x1) và sau (x2) đợc xác định nh sau:

tr-ở đây: δ)0- khe hở trung bình giữa má và tang trống ≈ 0,25(mm); τ - độ mòn đờng kính cho phép của má phanh,

[τ] = 0,5(mm);

a – khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P,a = 161 (mm);

c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định củamá phanh, c = 151 (mm).

Suy ra:

ở đây: S0 - khoảng dịch chuyển của pittông trong xi lanh;

x – khoảng dịch chuyển của pittông trong các xi lanhcông tác ở bánh xe, x = 3,1 (mm);

d – đờng kính của các xi lanh công tác ở bánh xe, 

x2  0 

d = 70 (mm);

Dd - đờng kính của xi lanh lực, Dd = 35 (mm); ηb - hệ số bổ xung khi phanh ngặt, ηb = 1,05.

n - số vòng quay của trục máy nén, n = 1250 (vòng/phút);

ηV - hiệu suất truyền khí của máy nén, đối với máy nén khí dùngtrên ôtô ηV = 0,5 ữ 0,75, lấy ηV = 0,6.

phutlit

trong dẫn động tỉ lệ thuận với lực tác dụng lên bàn đạp và quá trình phanh đợctốt.

ở đây ta dùng loại van phân phối loại pittông sử dụng trong dẫn độngkhí nén hai dòng, một dòng ra xi lanh chính cơ cấu phanh cầu trớc và mộtdòng ra xi lanh chính cơ cấu phanh cầu sau

1) Cấu tạo của van phân phối kép

1 đòn mở; 2 vít chỉnh; 3 chụp cao su; 4 chốt; 5.con lăn; 6 cốc ép; 7 nắp; 8 đai ốc; 9 bích chặn; 10, 16, 19, 27 phớt làm kín; 11 bu lông điều chỉnh; 12 lò xo pittông tùy động; 13, 24 lò xo van; 14, 20 tấm bạc lót; 15 pittông nhỏ;

17 van duới; 18 ty đẩy pittông nhỏ; 21 của xả; 22 vòng hãm; 23 vỏ van xả; 25 vỏ ngăn d ới; 26 lò xo pittông nhỏ; 28 pittông lớn; 29 ống van;

Hình 3.6 Van phân phối dẫn động hai dòng

2

2) Nguyên lý làm việc

 Khi cha phanh lò xo 13 và 24 giữ cho van của ngăn trên và ngăndới đóng cửa nạp nên khí nén từ bình chứa tới các cửa I, II bị chặn lạivà thờng trực ở đó.

 Khi phanh đòn mở 1 quay quanh chốt cố định ép con lăn 5 tỳ lêncốc ép 6 làm cốc ép 6 đi xuống Khi đã khắc phục xong khe hở tự dogiữa cốc ép và bích chặn 9 thì bích chặn ép phần tử đàn hồi 31 tỳ vàopittông tùy động 30 làm pittông này đi xuống Khi đế van xả (nằm trênpittông tùy động) đi hết khe hở giữa nó với nắp van thì van xả đóng lạivà van nạp trên bắt đầu mở Khi này ở ngăn trên khí nén đi từ cửa II quavan nạp ngăn trên thông sang cửa III để dẫn đến các cụm xi lanh khí.Đồng thời với quá trình này do ở cửa III có một lỗ A thông với khoangB (phía trên pittông lớn 28) nên một dòng khí có áp suất sẽ tác dụng lênmặt trên của pittông lớn 28 làm nó đẩy pittông nhỏ đi xuống Khi khehở giữa đế van xả và nắp van đợc khắc phục thì van nạp dới bắt đầu đợcmở ra Khí nén từ cửa I thông qua van nạp ngăn dới thông sang cửa IVđể dẫn tới các cụm xi lanh khí Nh vậy cơ cấu cơ khí trực tiếp điềukhiển van nạp của ngăn trên còn van nạp ngăn dới là do khí nén điềukhiển sau khi van nạp ngăn trên đã mở Nh vậy có nghĩa là dòng khínén nối với ngăn trên sẽ có tác dụng trớc so với dòng khí nén nối vớingăn dới Vì vậy dòng nối với ngăn trên đợc dẫn tới dòng truyền độngcơ cấu phanh cầu sau nhằm mục đích giữ ổn định cho ôtô khi phanh.

 Khi thôi phanh dới tác dụng của lò xo hồi vị cốc ép 6, bích chặn9, pittông tùy động 30 sẽ đi lên Van nạp trên đợc đóng lại và van xảtrên mở ra Khí nén từ bình chứa ngừng cung cấp còn khí nén từ các xilanh khí sẽ từ cửa III qua cửa xả theo đờng thoát xả ra ngoài Cònkhoang dới do khoang B mất áp suất nên pittông lớn 28 và pittông nhỏ15 bị lò xo hồi vị 26 đẩy về vị trí phía trên Van nạp ngăn dới đợc đónglại và van xả ngăn dới đợc mở ra, ngắt khí nén từ bình chứa và thoát khínén từ xi lanh khí theo đờng thoát ra ngoài.

3) Tính toán van phân phối

Tính toán van phân phối khí phải bảo đảm nguyên tắc áp suất trongdẫn động tỷ lệ thuận với lực bàn đạp của ngời lái.

Điều kiện cân bằng của cơ cấu tùy động

Van và lò xo số 1 (không kể ma sát và các lò xo phụ) thể hiện nhsau:

iSS 

 1

Hình 3.7 Sơ đồ tính van phân phối kép

Với: C1 - độ cứng của lò xo pittông tùy động số 1; Qbđ- lực tác dụng lên bàn đạp, Qbđ= 24 (KG); ibđ- tỷ số truyền của bàn đạp phanh, ibđ= 5;

Sbđ- hành trình của bàn đạp phanh, Sbđ=80 (mm).

mmS 

C   

Từ đây xét cơ cấu hồi vị của khoang trên ta có:Q = Qbđ.ibđ ≥ Chv.S + Fv.phVới: FV- diện tích van tùy động,

5219,5  1810()18,1()4

Dv- đờng kính ngoài van tùy động, Dv= 52 (mm), dv- đờng kính trong van tùy động, dv= 19,5 (mm); Chv- độ cứng lò xo hồi vị pittông số 1;

ph= p2 - p1 áp suất trong hệ thống, Có thể coi gần đúng:

6,63(/)1

Với: Spt- hành trình pittông số 2, Slx= 0,6 (cm); C2 - độ cứng lò xo pittông tùy động số 2;

pki- áp suất khí trong hệ thống, pki= 6,63 (KG/cm2); Fpt- diện tích bề mặt pittông số 2,

dD

Dpt - đờng kính ngoài pittông số 2, Dpt= 77 (mm) dpt- đờng kính trong pittông số 2, dpt= 16,5 (mm);

