(Luận văn thạc sĩ) khảo sát và tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh trên xe chevrolet trailblazer

ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP ĐỀ TÀI: KHẢO SÁT VÀ TÍNH TỐN, KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CHEVROLET TRAILBLAZER Người hướng dẫn: Sinh viên thực hiện: Số thẻ sinh viên : TS LÊ ĂN TỤY NGUYỄN HOÀI NAM 103150138 Đà Nẵng, 2020 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer TĨM TẮT Tên đề tài: Khảo sát tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Số thẻ sinh viên: 103150138 Lớp: 15C4B Đồ án tốt nghiệp gồm: ➢ Nội dung thuyết minh gồm chương: Chương 1: Tổng quan hệ thống phanh ô tô Chương 2: Giới thiệu tổng thể Chevrolet Trailblazer Chương 3: Khảo sát hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer ➢ 12 vẽ A3 bao gồm: Bản vẽ tổng thể xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ sơ đồ loại dẫn động phanh Bản vẽ sơ đồ loại cấu phanh Bản vẽ sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ kết cấu cấu phanh trước xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ kết cấu cấu phanh sau xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực chân không xy lanh Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ phanh bình thường Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ phanh tăng áp Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ giảm áp suất Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ giữ áp suất Đồ thị tính phanh xe khảo sát Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer ĐẠI HỌC ĐÀ NẴNG TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA KHOA CƠ KHÍ GIAO THƠNG CỘNG HỊA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM Độc lập - Tự - Hạnh phúc NHIỆM VỤ ĐỒ ÁN TỐT NGHIỆP Họ tên sinh viên: Nguyễn Hoài Nam Lớp: 15C4B Số thẻ sinh viên: 103150138 Khoa: Cơ Khí Giao Thơng Ngành: Kỹ thuật khí Tên đề tài đồ án: Khảo sát tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Đề tài thuộc diện: ☐ Có ký kết thỏa thuận sở hữu trí tuệ kết thực Các số liệu liệu ban đầu: Các thơng số kỹ thuật xe phận hệ thống phanh xe ô tô Chevrolet Trailblazer từ tài liệu nhà chế tạo cung cấp Nội dung phần thuyết minh tính toán: Chương 1: Tổng quan hệ thống phanh ô tô Chương 2: Giới thiệu tổng thể Chevrolet Trailblazer Chương 3: Khảo sát hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Chương 4: Tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Các vẽ, đồ thị: STT Nội dung vẽ Bản vẽ tổng thể xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ sơ đồ loại dẫn động phanh Bản vẽ sơ đồ loại cấu phanh Bản vẽ sơ đồ dẫn động hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ kết cấu cấu phanh trước xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ kết cấu cấu phanh sau xe Chevrolet Trailblazer Bản vẽ kết cấu bầu trợ lực chân khơng xy lanh Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ phanh bình thường Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ phanh tăng áp Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ giảm áp suất 10 11 Bản vẽ sơ đồ hệ thống ABS chế độ giữ áp suất Số lượng/Loại 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 1/A3 Đồ thị tính phanh xe khảo sát 12 12/A3 Tổng Họ tên người hướng dẫn: Phần/ Nội dung: Toàn nội dung thuyết minh, tính tốn TS Nguyễn Việt Hải vẽ Ngày giao nhiệm vụ đồ án: Ngày hoàn thành đồ án: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Đà Nẵng, ngày 10 tháng năm 2020 Trưởng Bộ môn PGS.TS Dương Việt Dũng Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Người hướng dẫn TS Nguyễn Việt Hải Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer LỜI NĨI ĐẦU Trong chương trình đào tạo Kỹ sư ngành Cơ Khí Giao Thơng đồ án tốt nghiệp thiếu, điều kiện tất yếu quan trọng mà sinh viên cần phải hoàn thành, để hiểu biết cách chặt chẽ nắm vững sâu ô tô Trong trình học tập, tích lũy kiến thức, việc bắt tay vào tìm hiểu hệ thống xe hay tổng thể xe việc quan trọng Điều củng cố kiến thức học, thể am hiểu kiến thức vận dụng lý thuyết vào thực tế cho hợp lý: Nghĩa lúc sinh viên làm việc cán kỹ thuật Trong tập đồ án tốt nghiệp em chọn thực đề tài “Khảo sát tính tốn kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer” Nội dung đề tài giúp em hệ thống kiến thức học, nâng cao tìm hiểu hệ thống ơtơ nói chung hệ thống phanh ơtơ Trailblazer nói riêng; từ sâu nghiên cứu chuyên mơn Để hồn thành tốt đề tài tốt nghiệp này, trước hết em xin gửi lời cảm ơn chân thành sâu sắc tới thầy giáo hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy dành phần thời gian quý báu để bảo tận tình, giúp đỡ hướng dẫn em suốt thời gian thực đồ án Và em xin gửi lời cảm ơn tới tất thầy, cô giảng dạy khoa khí giao thơng trường Đại học Bách Khoa Đà Nẵng truyền đạt lại kiến thức quý báu từ đến chun mơn để em vận dụng hoàn thành đồ án Tuy nhiên kiến thức hạn hẹp, chưa tiếp xúc nhiều với thực tiễn tài liệu tham khảo cịn q thời gian thực có hạn nên đồ án khơng tránh khỏi thiếu sót, mong nhận lời dẫn thêm từ thầy Đà Nẵng, ngày 25 tháng năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Hoài Nam Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer CAM ĐOAN Tôi xin cam đoan nội dung tập đồ án tơi thực hướng dẫn thầy giáo TS Lê Văn Tụy Các nội dung, kết đề tài trung thực chưa công bố hình thức trước Những số liệu có nội dung thu thập từ nguồn khác có ghi rõ phần tài liệu tham khảo Nếu phát có gian lận tơi xin hồn tồn chịu trách nhiệm nội dung đồ án Sinh viên thực Nguyễn Hoài Nam Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer MỞ ĐẦU Ngành công nghiệp ô tô – máy kéo chiếm vị trí quan trọng kinh tế Quốc dân nói chung giao thơng vận tải nói riêng Nó định phần khơng nhỏ tốc độ phát triển kinh tế quốc gia Ngày nay, ô tô áp dụng công nghệ tiên tiến công nghệ điện tử, điều khiển tự động, vật liệu mới… làm cho ô tô ngày trở lên đa dạng có tiến vượt bậc công nghệ Tuy nhiên, dù giai đoạn phát triển, kỹ thuật ngày hồn thiện an tồn đặt lên hàng đầu nhằm bảo vệ tính mạng người giảm thiệt hại vật chất Và nhiệm vụ yêu cầu mà hệ thống phanh ô tô cần thực Ngày nay, hệ thống phanh tơ có tiến đáng kể, phải kể đến hệ thống chống bó cứng bánh xe (ABS), hệ thống cân điện tử…giúp cho tơ có an tồn cao Dựa yêu cầu phát triển chung nay, em lựa chọn đề tài: “Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer” để làm đề tài thiết kế cho đồ án tốt nghiệp Đề tài thực dựa sở số liệu xe Chevrolet Trailblazer với tài liệu tham khảo hướng dẫn tính tốn Ngồi mục đích nêu trên, đề tài cịn giúp bạn đọc hiểu rõ hệ thống phanh ô tô, đặc biệt hệ thống phanh đĩa dẫn động thủy lực ô tô Đà Nẵng, ngày 25 tháng năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Hoài Nam Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính toán, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Chương 1: TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TƠ 1.1 Cơng dụng, u cầu, phân loại 1.1.1 Cơng dụng hệ thống phanh ô tô Hệ thống phanh dùng để: - Giảm tốc độ ô tô dừng hẳn đến tốc độ cần thiết - Ngồi ra, hệ thống phanh cịn có nhiệm vụ giữ cho tơ đứng n chỗ mặt dốc nghiêng hay mặt đường ngang 1.1.2 Yêu cầu hệ thống phanh ô tô Hệ thống phanh cần đảm bảo yêu cầu sau: - Làm việc bền vững, tin cậy - 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 toàn cho hành khách hàng hóa - Giữ cho tơ đứng n cần thiết, thời gian không hạn chế - Đảm bảo tính ổn định điều khiển tơ phanh - Khơng 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 - Có khả nhiệt tốt - Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển nhỏ 1.1.3 Phân loại hệ thống phanh tơ - Theo vị trí bố trí cấu phanh chia loại sau: Phanh bánh xe phanh truyền lực - Theo dạng phận tiến hành phanh chia : Phanh đĩa, phanh trống-guốc - Theo loại dẫn động chia ra: Phanh khí, phanh thủy lực, phanh khí nén, phanh điện từ phanh liên hợp Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer 1.2 Đặc điểm kết cấu cấu phanh ô tô Cơ cấu phanh phận trực tiếp tạo lực cản làm việc theo nguyên lý ma sát, kết cấu cấu phanh phải có hai thành phần là: Các phần tử ma sát cấu ép Ngoài ra, cấu phanh cịn có số phận khác như: Bộ phận điều chỉnh khe hở bề mặt ma sát, phận để xả khí dẫn động thủy lực Phần tử ma sát cấu phanh có dạng: Trống-Guốc, Đĩa Mỗi dạng có đặc điểm kết cấu riêng biệt 1.2.1 Cơ cấu phanh loại trống guốc a Thành phần cấu tạo - Trống phanh: trống quay hình trụ gắn liền với moay bánh xe - Các guốc phanh: bề mặt gắn ma sát ( gọi má phanh) - Mâm phanh: đĩa cố định, bắt chặt với dầm cầu Là 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 phanh tỳ chặt vào mặt trống phanh, tạo nên lực ma sát phanh bánh xe lại - Bộ phận điều chỉnh khe hở xả khí (chỉ có dẫn động thủy lực) b Các tiêu đánh giá Để đánh giá cấu phanh người ta sử dụng ba tiêu, đặc trưng cho chất lượng cấu phanh là: tính thuận nghịch (đảo chiều), tính cân hệ số hiệu - Cơ cấu phanh có tính thuận nghịch cấu phanh mà giá trị mơ men phanh so tạo không phụ thuộc vào chiều quay trống, tức chiều chuyển động ô tô - Cơ cấu phanh có tính cân tốt cấu phanh làm việc, lực từ guốc phanh tác dụng lên trống phanh tự cân bằng, không gây tải trọng phụ lên cụm ổ trục bánh xe - Hệ số hiệu đại lượng tỷ số mơ men phanh tạo tích lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh c Các cấu phanh trống guốc thông dụng Các cấu khác dạng số lượng cấu ép, số bậc tự guốc phanh, đặc điểm tác dụng tương hỗ guốc với trống guốc với cấu ép Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer a) b) c) d) e) Hình 1.1 Sơ đồ cấu phanh trống guốc thông dụng a- Cơ cấu phanh guốc ép xi lanh kép; b- Cơ cấu phanh guốc ép xi lanh kép có cường hóa; c- Cơ cấu phanh guốc ép cam; d- Cơ cấu phanh hai xi lanh, guốc phanh bậc tự do; e- Cơ cấu phanh hai xi lanh, guốc phanh hai bậc tự 1- Má phanh; 2- Guốc phanh; 3- Piston xi lanh công tác; 4- Lị xo hồi vị; 5- Cam ép Trong : P, P1, P2 : Lực Xi lanh dẫn động guốc phanh N1, N2 : Áp lực pháp tuyến tác dụng lên guốc phanh FN1, fN2 : Lực ma sát a: Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến phương lực ép P b:Khoảng cách từ tâm quay bánh xe đến tâm quay điểm tựa cố định e: Khoảng cách từ tâm quay điểm tựa cố định đến mép má phanh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Ga b = Z1 L b= Suy ra: Z1.L (4.2) Ga Mặt khác, theo [1] ô tơ du lịch chở đầy tải Z1= Z2 Mà ta có : Z1 + Z2 = Ga Suy ra: Z1 = 0,5.Ga Viết lại công thức (4.2) ta được: b = 0,5L (4.3) L=a+b (4.4) Ta có: Từ (4.3) (4.4) suy ra: a = 1422,5 [mm] =1,42 [m] (4.6) b = 1422,5 [mm] =1,42 [m] Theo [2], để xác định chiều cao trọng tâm xe hg , theo kinh nghiệm, xe du lịch: hg = 0,5 B = 790 [mm] = 0,79 [m] (4.7) Xét tơ thực q trình phanh khẩn cấp tốc độ tới thời điểm xe vừa dừng hẳn (Hình 1.4) Lúc lực qn tính đạt cực đại gia tốc phanh đạt cực đại Viết phương trình cân momen lực tác dụng lên ô tô phanh điểm tiếp xúc bánh xe với mặt đường ta được: Ga a = Z2 L+Pjmax hg Z1 L = Ga b + Pjmax hg Suy ra: Z1 = Z2 = Ga b+Pjmax hg (4.8) L Ga a−Pjmax hg (4.9) L Ta có lực qn tính 𝑃𝑗𝑚𝑎𝑥 xác định theo biểu thức sau: Pjmax = Ga g jmax (4.10) Trong đó: g: Gia tốc trọng trường, lấy g = 9,81 m/𝑠 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 37 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer jpmax: Gia tốc chậm dần lớn phanh Để tận dụng hết trọng lượng bám tơ cấu phanh bố trí tất bánh xe trước sau Khi lực phanh lớn mà tơ đạt là: Pmax=Ga φbx (4.11) Trong trình phanh, lực cản lăn lực cản khơng khí khơng đáng kể, bỏ qua Viết phương trình cân lực ô tô phanh đột ngột từ tốc độ tới dừng hẳn ta được: Pjmax=P1 + P2 = Pmax (4.12) Từ (4.10), (4.11), (4.12) suy ra: Pjmax=Ga φbx (4.13) Lúc này, phương trình (4.8), (4.9) viết lại là: Z1 = Z2 = Ga L Ga L (b + hg φbx ) (4.14) (a − hg φbx ) (4.15) Trọng lượng tác dụng lên bánh xe trước 𝐺𝑏𝑥1 bánh sau 𝐺𝑏𝑥2 phanh là: Gbx1 = Gbx2 = Ga 2.L Ga 2.L (b + hg 𝜑𝑏𝑥 ) (4.16) (a − hg 𝜑𝑏𝑥) (4.17) Theo [2], hệ thống phanh có trang bị hệ thống kiểm soát điều chỉnh độ trượt bánh xe hệ số bám đạt đến giá trị cực đại Tức φbx ≈ φmax = (0,75 ÷ 0,85) Ta thừa nhận tất lốp xe trước/sau tơ kích thước, hoa lốp, biến dạng có trạng thái tiếp xúc với mặt đường phanh Lúc coi hệ số bám chúng φbx Thay tất giá trị có vào biểu thức (4.16),(4.17) ta có: Gbx1 = Gbx2 = 2105.9,81 2.2,845 2105.9,81 2.2,845 (1,42 + 0,79 φbx ) = 5153,44+2867,05 φbx [N] (4.18) (1,42 − 0,79 φbx ) = 5153,44-2867,05 φbx [N] (4.19) Theo [1], bán kính làm việc trung bình bánh xe xác định bằng: R bx =λ r0 (4.20) Trong đó: r0 : Bán kính thiết kế bánh xe Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 38 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer 𝜆: Hệ số kể đến biến dạng lốp Với lốp áp suất thấp: 𝜆=(0,930÷0,935) Ta chọn 𝜆=0,933 Theo [1], bán kính thiết kế xác định bằng: , r0 = H + d Trong đó: H: Chiều cao phần đầu lốp d: Đường kính vành bánh xe Mặt khác, lốp có ký hiệu: 255/65R17 Suy ra: Bề rộng bánh xe B = 255 mm Chiều cao phần đầu lốp H = 70%.B = 178,5 mm Đường kính vành bánh xe d = 17 inch Thay thông số vào biểu thức (4.21) ta được: r0 = 178,5 + 17 25,4 = 394,4 [mm] Từ biểu thức (4.20), bán kính làm việc bánh xe: R bx = 394,4.0,933= 367,97 [mm] = 0,368 [m] (4.21) 4.1.1 Momen phanh yêu cầu cấu phanh trước Theo biểu thức (4.1) momen phanh yêu cầu bánh xe trước là: Mbx1 = Gbx1 φbx R bx (4.22) Thay giá trị (4.18),(4.22) vào biểu thức ta được: Mbx1 = (5153,05+2867,05 φbx ) φbx 0,368 = 1055,07.φbx +1896,32.φbx [N.m] (4.23) 4.1.2 Momen phanh yêu cầu cấu phanh sau Theo biểu thức (4.1) momen phanh yêu cầu bánh xe sau là: Mbx2 = Gbx2 φbx R bx Thay giá trị (4.19),(4.22) vào biểu thức ta được: Mbx2 = (5153,05-2867,05 φbx ) φbx 0,368 = 1896,32.φbx -1055,07.φbx [N.m] Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy (4.24) 39 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer 4.2 Momen phanh mà cấu phanh sinh Theo [2], cấu phanh bố trí cấu ép có tính chất đối xứng phương diện kết cấu lẫn tính chất tạo lực nên biểu thức xác định momen ma sát hai má phanh tác dụng lên đĩa sau: R2 −R1 3 R2 −R1 2 R2 −R1 3 R2 −R1 MP1 = P1 μ ( MP2 = P2 μ ( ) (4.25) ) (4.26) Nếu xem lực ép P1 P2 lực ép P piston momen phanh tổng cộng hai má phanh tạo cho đĩa phanh xác định bằng: R2 −R1 3 R2 −R1 MP = P μ ( ) (4.27) Trong đó: μ: Hệ số ma sát má đĩa phanh Theo [2]: μ = (0,3 ÷ 0,33) Chọn μ = 0,33 R1 : Bán kính đĩa ma sát R : Bán kính ngồi đĩa ma sát P: Lực ép má phanh [N] Theo [2], lực ép má phanh xác định công thức: P= π.d2 pd i Trong đó: d: Đường kính xy lanh cơng tác i: Số lượng xy lanh công tác pd : Áp suất dầu hệ thống Thay giá trị có vào biểu thức (4.27) ta được: MP = 0,346 d2 pd i ( R2 −R1 R2 −R1 ) (4.28) 4.2.1 Momen mà cấu phanh trước sinh Theo [5], ta có: Bán kính đĩa ma sát: R1tr = 0,09925 m Bánh kính ngồi đĩa ma sát: R 2tr = 0,151 m Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 40 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Đường kính xi lanh cơng tác trước: d1 = 46 mm Số lượng xi lanh công tác trước: i1 = Viết lại biểu thức (4.28) ta được: MP1 = 0,346 d1 pd1 i1 ( R2tr −R1tr R2tr −R1tr ) Suy ra: 0,1513 −0,099253 MP1 = 0,346 0,0462 ( 0,1512 −0,099252 = 2,79.10−4 pd1 ) pd1 [N.m] (4.29) 4.2.2 Đối với cấu phanh sau Theo [5], ta có: Bán kính đĩa ma sát: R1s=0,105 m Bán kính ngồi đĩa ma sát: R 2s= 0,1625 m Đường kính xi lanh bánh xe: d2 = 39 mm Số lượng xi lanh cấu phanh: i2 =1 Viết lại biểu thức (4.28) ta được: R2s −R1s MP2 = 0,346 d2 pd2 i2 ( R2s −R1s ) Suy ra: MP2 = 0,346 0,0392 ( 0,16253 −0,1053 0,16252 −0,1052 ) pd2 = 1,07 10−4 pd2 [N.m] (4.30) 4.3 Điều kiện đảm bảo phanh tối ưu Theo [1], muốn phanh đạt hiệu ( quãng đường phanh nhỏ nhất, gia tốc chậm dần lớn nhất, thời gian phanh nhỏ nhất) trình phanh quan hệ lực phanh bánh xe trước lực phanh bánh xe sau phải thỏa mãn biểu thức: P1 P2 = b+φ.hg (4.31) a−φ.hg Ta thừa nhận tất lốp xe trước/sau ô tô kích thước, hoa lốp, biến dạng có trạng thái tiếp xúc với mặt đường phanh Suy ra: P1 P2 = MP1 (4.32) MP2 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 41 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Giả sử ta xem áp suất làm việc hệ thống phanh trước hệ thống phanh sau nhau: pd1 = pd2 = pd Thay giá trị có vào biểu thức (4.31) ta được: 2,79.10−4 1,42+φ.0,79 = 1,07.10−4 1,42−φ.0,79 ⇔ 1,42+φbx 0,79 1,42−φbx 0,79 = 2,6 Suy ra: φbx = 0,799 Theo [2], hệ thống phanh có trang bị hệ thống ABS hệ số bám đạt giá trị cực đại Tức φbx ≈ φmax = (0,75 ÷ 0,85) Vậy hệ số bám lớn xe ta tính φbx = 0,799 hồn tồn hợp lý Với φbx = 0,799 ta có: + Theo biểu thức (4.23) ta có: MP1 = 1055,07 φbx + 1896,32 φbx = 1055,07 0,7992 + 1896,32.0,799 = 2188,284 [N.m] (4.33) + Theo biểu thức (4.24) ta có: MP2 = 1896,32 φbx − 1055,07 φbx = 1896,32.0,799 − 1055,07 0,7992 = 841,576 [N.m] (4.34) Kết hợp kết (4.33) với biểu thức (4.29) ta được: Pd = 2188,284 2,79.10−4 = 7,85 106 (4.35) Kết hợp kết (4.34) với biểu thức (4.30) ta được: Pd = 841,576 1,07.10−4 = 7,85 106 (4.36) So sánh hai kết (4.35) (4.36) ta thấy áp suất dầu phanh với lực phanh lớn hệ thống phanh trước hệ thống phanh sau gần nhau, sai số nhỏ q trình tính tốn Vậy coi áp suất dầu phanh lớn toàn hệ thống phanh pd ≈ 7,85 MN/m2 Theo [2], áp suất dầu phanh phanh với lực phanh lớn nằm khoảng pd ≈ (5 ÷ 10) MN/m2 Vậy với áp suất dầu phanh phanh với lực phanh lớn ta tính pd ≈ 7,85 MN/m2 hoàn toàn hợp lý Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 42 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer 4.3.1 Quan hệ momen phanh trước momen phanh sau theo hệ số bám Từ biểu thức (4.23) (4.24) ta thành lập bảng quan hệ momen phanh trước momen phanh sau theo hệ số bám sau: Bảng 4.2 Quan hệ Mbx1 Mbx2 với φbx φbx 0,1 Mbx1 200,18 [N.m] Mbx2 179,08 [N.m] 0,2 421,47 0,3 663,85 0,4 927,34 0,5 1211,93 0,6 1517,62 0,7 1844,41 0,8 2192,3 0,9 2561,29 337,06 473,94 589,72 684,39 757,97 810,44 841,81 852,08 Bằng công cụ hỗ trợ Microsoft Excel , ta lập đồ thị quan hệ Mbx1 Mbx2 với φbx sau: N.m 3000 2500 2000 Mbx1 Mbx2 1500 1000 500 0 0.2 0.4 0.6 0.8 φbx Hình 4.2 Đồ thị biểu diễn biến thiên momen Mbx1 Mbx2 theo φbx Mbx1 = f1 (φbx ), Mbx2 = f2 (φbx ) Qua bảng 4.2 đồ thị hình 4.2 ta thấy điều kiện bám bánh xe mặt đường thay đổi momen sinh bánh xe phanh thay đổi 4.3.2 Xác định quan hệ áp suất làm việc hệ thống phanh trước hệ thống phanh sau theo hệ số bám Từ kết bảng 4.2 biểu thức (4.29),(4.30) ta suy bảng quan hệ áp suất việc hệ thống phanh trước hệ thống phanh sau theo hệ số bám sau: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 43 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Bảng 4.2 Quan hệ pd1 pd2 với φbx φbx pd1 [MN.m ] pd2 [MN m ] 0,1 0,72 0,2 1,51 0,3 2,38 0,4 3,32 0,5 4,34 0,6 5,44 0,7 6,61 0,8 7,86 0,9 9,18 1,67 3,15 4,43 5,51 6,4 7,08 7,57 7,87 7,96 Bằng công cụ hỗ trợ Microsoft Excel, ta lập đồ thị quan hệ pd1 pd2 với φbx sau: 10 Pd1 Pd2 0 0.2 0.4 0.6 0.8 Hình 4.3 Đồ thị biểu diễn biến thiên pd1 pd2 theo φbx pd1 = f1′ (φbx ), pd2 = f2′ (φbx ) Qua bảng 4.3 đồ thị hình 4.3 ta thấy điều kiện bám bánh xe mặt đường thay đổi áp suất dầu phanh làm việc hệ thống phanh thay đổi 4.4 Xác định lực bàn đạp hành trình bàn đạp phanh 4.4.1 Xác định hành trình bàn đạp phanh Hành trình bàn đạp phanh xác định theo công thức: Sbd = (h + δ) ibd (4.37) Trong đó: h: Là hành trình dịch chuyển piston xi lanh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 44 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer δ: Là khe hở cần thiết cần đẩy piston xi lanh Hành trình dịch chuyển piston xi lanh xác định công thức: 2.x1 d1 2.x2 d2 h = (( + Dc Dc ).2 + δ1 + δ2 + δdk ddk Dc ) K (4.38) Trong đó: + x1 , x2 hành trình dịch chuyển piston cơng tác cấu phanh trước/sau Đối với cấu phanh đĩa giá trị x nằm khoảng x=(0,3÷0,5) mm Chọn x1 = x2 = 0,4 mm + d1 , d2 tương ứng đường kính xi lanh cơng tác cấu phanh trước/sau Ta có d1 = 46 mm , d2 = 39 mm + ddk đường kính xi lanh điều khiển trợ lực + Dc đường kính xi lanh Ta có Dc = ddk = 25,4 mm +δ1 , δ2 , δdk khe hở thơng dầu xi lanh trạng thái khơng phanh ứng với dịng trước/sau khoảng dịch chuyển piston trợ lực để điều khiển đóng mở van trợ lực Trong tính tốn thiết kế chọn khe hở theo kinh nghiệm với giá trị nằm khoảng (1,0÷2,0) mm Chọn δ1 =δ2 =1,5 mm, δdk =1 mm + K hệ số tính đến độ đàn hồi hệ thống có giá trị khoảng (1,05÷1,07) Chọn K=1,07 Thế giá trị vào biểu thức (4.38) ta được: 2.0,4.462 0,4.392 h = (( 25,42 + 25,42 ).2 + 1,5 + 1,5 + 1).1,07 = 13,91 mm (4.39) Giá trị hành trình bàn đạp lớn cấu phanh xe du lịch nằm khoảng giới hạn [Sbd ] = (60 ÷ 100) mm Chọn Sbd = 80 mm Khe hở cần thiết piston xi lanh cần đẩy δ = 0,5 mm Từ kết có biểu thức (4.37) ta suy ra: ibd = 80 13,91+0,5 = 5,55 (4.40) Hành trình thực tế xi lanh khe hở tương ứng không: hlv = (( 2.0,4.462 0,4.392 25,42 + 25,42 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam ).2 + 1).1,07 = 8,7 mm (4.41) Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 45 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Từ kết (4.40) (4.41) ta có hành trình làm việc thực tế bàn đạp: δlv = hlv ibd = 8,7.5,55 = 48,285 mm (4.42) Suy tỷ số hành trình bàn đạp thực tế so với hành trình làm việc bàn đạp: K bd/lv = 80 48,285 = 1,657 Theo [2], hệ số K bd/lv = (1,6÷2,0) Vậy kết ta vừa tính thỏa mãn yêu cầu 4.4.2 Xác định lực bàn đạp phanh a Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh chưa tính trợ lực Trong trường hợp phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh sau: Pbd ≥ π.Dc2 pd (4.43) 4.ibd ηbd ηc Trong đó: Dc đường kính xi lanh pd áp suất dầu phanh hệ thống ibd tỷ số truyền bàn đạp phanh ηbd hiệu suất bàn đạp ηc hiệu suất piston xi lanh Theo [2], tính tốn, ηbd ≈ (0,85 ÷ 0,9), ηc ≈ (0,92 ÷ 0,95) Ta chọn ηbd =0,9 ηc = 0,95 Thay giá trị vào biểu thức (4.43) ta được: Pbd ≥ π.0,02542 7,85.106 4.5,55.0,9.0,95 =838,239 N b Lực cần thiết trợ lực Khi có phận trợ lực cơng thức tính lực cần thiết phải có để thực q trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu sau: Pbd ibd ηbd + Ptl itl ηtl ≥ π.Dc pd (4.45) 4.ηc Trong đó: Ptl lực cần thiết trợ lực itl tỷ số truyền khuyếch đại trợ lực Ta có itl =1 Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 46 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer ηtl hiệu suất trợ lực Chọn ηtl = 0,95 Để đảm bảo điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe, xe du lịch, lực tác dụng lên bàn đạp phanh nằm giới hạn [Pbd] ≈ (200 ÷ 300) N Ta chọn lực tác dụng lên bàn đạp Pbd = 260 N Từ (4.45) ta suy ra: Ptl ≥ ( π.Dc pd −[Pbd ].ibd.ηbd ) 4.ηc (4.46) itl ηtl Thay giá trị vào biểu thức ta được: Ptl ≥ ( π.0,02542 7,85.106 −260.5,55.0,9) 4.0,95 0,95 = 3040,32 (4.47) Suy đường kính xi lanh bầu trợ lực: 4.P Db = √ tl π.Δ (4.48) p Trong Δp độ chênh áp suất lớn hai ngăn bầu trợ lực phanh khẩn cấp Theo [2], với kiểu trợ lực chân không Δp ≈ 0,05 NM m2 Vậy đường kính bầu trợ lực là: Db = √ 4.3040,32 π.0,05.106 = 0,2782 m =278,2 mm (4.49) Theo [2], kích thước bầu trợ lực xe nằm khoảng giới hạn cho phép sau Db ≈ (200 ÷ 400) mm Vậy ta thấy kết (4.49) hợp lý 4.5 Các tiêu đánh giá chất lượng trình phanh Để đánh giá chất lượng q trình phanh dùng tiêu sau: quãng đường phanh, gia tốc chậm dần, thời gian phanh Ta xem xét tiêu 4.5.1 Gia tốc chậm dần phanh Theo [1], gia tốc chậm dần phanh tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh tơ Khi phân tích lực tác dụng lên tơ viết phương trình cân lực kéo phanh tơ sau: Pj = Pp + Pf + Pω + Pη ± Pi (4.50) Trong đó: Pj: Lực qn tính sinh phanh ô tô Pp: Lực phanh sinh bánh xe Pf: Lực cản lăn Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 47 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Pω : Lực cản khơng khí Pη: Lực để thắng tiêu hao ma sát khí Pi : Lực cản lên dốc Thực nghiệm chứng tỏ lực Pf, Pω , Pη cản lại chuyển động tơ có giá trị bé so với lực phanh Pp Lực phanh Pp chiếm đến 98% tổng lực có xu hướng cản lại chuyển động tơ Vì nên bỏ qua lực Pf, Pω , Pη phương trình (4.50) tơ phanh đường nằm ngang, lực cản lên dốc Pi = Lúc ta viết lại phương trình (4.50) sau: Pj = Pp (4.51) Lực phanh lớn Ppmax xác định theo điều kiện bám bánh xe bị phanh hoàn toàn đồng thời Ta có: Pmax = φ G (4.52) Biểu thức (4.51) viết lại sau: G δi jmax = φ G (4.53) g Với δi = hệ số tính đến ảnh hưởng trọng khối quay ô tô Suy gia tốc chậm dần cực đại phanh xác định bằng: jmax = φ g (4.54) Theo [1], gia tốc chậm dần cực đại phụ thuộc vào hệ số bám φ lốp xe mặt đường mà giá trị hệ số bám lớn mà xe đạt φmax = (0,75 ÷ 0,8) đường nhựa tốt Đối với xe khảo sát, hệ số bám lớn xe đạt φmax = 0,756 Coi gia tốc trọng trường g = 9,81 m/s2 gia tốc chậm dần cực đại ô tô phanh ngặt đường nhựa tốt nằm ngang xác định: jmax = 0,799.9,81 = 7,838 m/s (4.55) Mặt khác, theo [1] dựa vào bảng “Tiêu chuẩn hiệu phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép tơ lưu hành đường – Do GTVT Việt Nam quy định năm 1995” ta có: Đối với tơ du lịch, gia tốc chậm dần cực đại jmax ≥ 5,8 m/s Suy với gia tốc chậm dần cực đại jmax = 7,838 m/s , xe đạt tiêu chuẩn gia tốc chậm dần tiêu chuẩn hiệu phanh cho phép lưu thông đường 4.5.2 Thời gian phanh Để định thời gian phanh thực tế cần nghiên cứu trình phanh qua đồ thị thực nghiệm thể quan hệ lực phanh Pp sinh bánh xe với thời gian t Đồ thị gọi giản đồ phanh, qua đồ thị phân tích thấy chất trình phanh Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 48 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Trong - Điểm O: Lúc người lái nhìn thấy chướng ngại vật phía trước nhận thức cần phải phanh - t1 : Thời gian phản xạ người lái Từ lúc nhìn thấy chướng ngại vật lúc tác dụng vào bàn đạp phanh Thời gian t1 phụ thuộc vào trình độ người lái Theo [1], thường giới hạn t1 = (0,3 ÷ 0,8)s Chọn t1 = 0,3s - t : thời gian chậm tác dụng dẫn động phanh tức từ lúc người lái tasc dụng vào bàn đạp phanh má ép sát vào đĩa phanh Theo [1], thời gian phanh dầu t = 0,03s - t : thời gian tăng lực phanh tăng gia tốc chậm dần Theo [1], thời gian phanh dầu t = 0,2s - t : Thời gian phanh hoàn toàn ứng với lực phanh cực đại Trong thời gian lực phanh Pp gia tốc chậm dần j không đổi - t : Thời gian nhả phanh, lực phanh Pp giảm đến Theo [1], với phanh dầu thời gian xác định t =0,2s Từ giản đồ phanh thấy thời gian t1 t lực phanh gia tốc chậm dần không Lực phanh gia tốc chậm dần bắt đầu tăng lên từ thời điểm A điểm khởi đầu thời gian t , cuối thời gian t lực phanh gia tốc chậm dần có giá trị cực đại giữ khơng đổi suốt thời gian t , cuối thời gian t lực phanh gia tốc chậm dần giảm hết thời gian t chúng có giá trị khơng Vậy q trình phanh kể từ người lái nhận tín hiệu ô tô dừng hẳn kéo dài thời gian t sau: t =t1 + t + t + t (4.56) Cơng thức (4.54) viết lại sau: j= dv dt = φ g (4.57) Suy ra: dt = dv φ.g Muốn xác định thời gian phanh nhỏ cần tích phân dt giới hạn từ thời điểm ứng với vận tốc phanh ban đầu v1 tới thời điểm ứng với v2 cuối trình phanh: v1 dv tmin = ∫v2 φ.g = v1 −v2 φ.g Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn v2 = 0, đó: Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 49 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer t = v1 φ.g (4.58) Từ biểu thức ta thấy thời gian phanh nhỏ phụ thuộc vào vận tốc bắt đầu phanh ô tô hệ số bám bánh xe với mặt đường Theo [1], vấn đề thử phanh tốc độ cao nguy hiểm, kiểm tra định kì đại trà mà chưa có bãi thử chuyên dụng Vì nước ta dùng vận tốc thử 8,33 m/s Thay giá trị vào biểu thức (4.58) ta được: 8,33 t = 0,799.9,81 = 1,06 s Vậy thời gian phanh thực tế từ người lái nhận tín hiệu ô tô dừng hẳn xác định sau: t = 0,3 + 0,03 + 0,2 + 1,06 + 0,2 = 1,79 s 4.5.3 Quãng đường phanh Quãng đường phanh tiêu quan trọng để đánh giá chất lượng phanh ô tô Cũng mà tính kỹ thuật tô nhà chế tạo thường cho biết quãng đường phanh ô tô ứng với vận tốc bắt đầu phanh định So với tiêu khác quãng đường phanh tiêu mà người lái xe nhận thức cách trực quan dễ dàng tạo điều kiện cho người lái xe xử trí tốt phanh tơ đường Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất, sử dụng biểu thức (4.57) cách nhân vế với vi phân quãng đường dS Ta có: dv dt dS = φ g dS ⟺ v dv = φ g dS Quãng đường phanh nhỏ xác định cách tích phân dS giới hạn từ thời điểm ứng với tốc độ bắt đầu phanh v1 đến thời điểm ứng với vận tốc cuối trình phanh v2 Ta có: v1 v.dv Smin = ∫v2 ⟺ Smin = φ.g = φ.g v1 ∫v2 v dv v1 −v2 2.φ.g Khi phanh đến lúc ô tô dừng hẳn v2 = 0, biểu thức viết lại: Smin = v1 (4.59) 2.φ.g Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 50 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Từ biểu thức (4.60) ta thấy rằng, quãng đường phanh nhỏ phụ thuộc vào vận tốc chuyển động ô tô lúc bắt đầu phanh phụ thuộc vào hệ số bám bánh xe mặt đường Nếu kể đến thời gian chậm tác dụng t dẫn động phanh qng đường phanh thực tế tính từ tác dụng lên bàn đạp phanh ô tô dừng hẳn xác định theo công thức sau: S = v1 t1 + ks v1 (4.60) 2.φ.g Trong đó: S: Quãng đường phanh thực tế k s : Hệ số hiệu đính quãng đường phanh Đối với xe du lịch k s = (1,1 ÷ 1,2) Chọn hệ số hiệu đính quãng đường phanh k s = 1,2 Theo [1], vấn đề thử phanh tốc độ cao nguy hiểm, kiểm tra định kì đại trà mà chưa có bãi thử chuyên dùng Vì nước ta dùng vận tốc thử 8,33 m/s Thay giá trị có vào biểu thức (4.60) ta quãng đường phanh thực tế: S = 8,33.0,03 + 1,2.8,332 2.0,799.9,81 = 5,561 m Mặt khác, theo [1] dựa vào bảng “Tiêu chuẩn hiệu phanh (của hệ thống phanh chính) cho phép tơ lưu hành đường – Do GTVT Việt Nam quy định năm 1995” ta có: Đối với tơ du lịch, qng đường phanh S ≤ 7,2 m Suy với quãng đường phanh thực tế S = 5,561 m, xe đạt tiêu chuẩn quãng đường phanh tiêu chuẩn hiệu phanh cho phép lưu thông đường Sinh viên thực hiện: Nguyễn Hoài Nam Hướng dẫn: TS Lê Văn Tụy 51 ... TS Lê Văn Tụy 23 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Chương 3: KHẢO SÁT HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CHEVROLET TRAILBLAZER 3.1 Đặc điểm kết cấu hệ thống phanh xe Nhằm... TS Lê Văn Tụy 34 Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Chương 4: TÍNH TOÁN KIỂM NGHIỆM HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE CHEVROLET TRAILBLAZER 4.1 Tính tốn momen phanh u.. .Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer TÓM TẮT Tên đề tài: Khảo sát tính tốn, kiểm nghiệm hệ thống phanh xe Chevrolet Trailblazer Sinh viên