Thiết kế hệ thống phanh ô tô vận tải cỡ nhỏ

LỜI CẢM ƠN Để kết chƣơng trình học đại học Trƣờng Đại học Lâm nghiệp em thực khóa luận tốt nghiệp với đề tài “ Thiết kế hệ thống phanh ôtô vận tải cỡ nhỏ” để hồn thành đƣợc khối lƣợng kiến thức cơng việc khóa luận em nhận đƣợc giúp đỡ tận tình thầy Em xin cảm ơn thầy cô nhà trƣờng, đặc biệt thầy cô mơn Kỹ thuật khí thầy khoa điện cơng trình cho em kiến thức cần thiết thời gian học tập Khi làm báo cáo giúp em thu lại nhiều điều bổ ích đƣợc ôn lại kiến thức học, hiểu biết thực tế hành trang để làm việc sau Em xin cảm ơn cô Đặng Thị Hà tận tình hƣớng dẫn động viên trình thực đề tài Dù thân có nhiều cố gắng nhƣng thời gian lực có hạn nên khơng tránh khỏi thiếu sót định việc thực đề tài Vì em mong nhận đƣợc ý kiến đóng góp, bổ sung Q thầy bạn để khóa luận tốt nghiệp đƣợc hoàn thành tốt Em xin chân thành cảm ơn! Hà Nội, ngày 21 tháng năm2019 Sinh viên Lê Văn Thƣơng i MỤC LỤC LỜI CẢM ƠN i MỤC LỤC ii DANH MỤC HÌNH iv ĐẶT VẤN ĐỀ Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan loại phƣơng tiện giao thông yêu cầu hệ thống phanh xe 1.1.1 Thực trạng nhu cầu sử dụng loại phƣơng tiện giao thông 1.1.2 Thực trạng tai nạn giao thông 1.1.3 Những thách thức tiềm ẩn an tồn giao thơng 1.2 Tổng quan hệ thống phanh 1.2.1 Những vấn đề chung hệ thống phanh ô tô 1.2.2 Cơ cấu phanh 10 1.3 Ý nghĩa đề tài 17 1.4 Mục tiêu, nội dung, phƣơng pháp, đối tƣợng phạm vi nghiên cứu 18 Chƣơng ĐỀ XUẤT LỰA CHỌN PHƢƠNG ÁN THIẾT KẾ 20 2.1 Đề xuất phƣơng án thiết kế 20 2.1.1 Phƣơng án 1: Dẫn động phanh khí: 20 2.1.2 Phƣơng án 2: Dẫn động phanh khí nén: 21 2.1.3.Phƣơng án 3: Dẫn động phanh thủy lực ( hệ thống phanh dầu ) 25 2.2 Lựa chọn phƣơng án thiết kế: 29 Chƣơng TÍNH TỐN THIẾT KẾ KỸ THUẬT 30 3.1 Các số liệu thơng số tính tốn 30 3.1.1 Số liệu cho trƣớc 30 3.1.2 Các thông số dùng thuyết minh 30 3.2 Tính tốn mơmen phanh u cầu cấu phanh 32 3.2.1 Đối với cấu phanh trƣớc: 32 3.2.2 Hệ số phân bố lực phanh trục bánh xe 35 ii 3.2.3 Phân tích chọn kiểu, loại cho hệ thống phanh oto thiết kế 36 3.3 Thiết kế hệ thống phanh 37 3.3.1 Xác định góc 37 3.3.2 Tính tốn xác định bề rộng má phanh 40 3.3.3 Tính tốn kiểm tra thơng số lien quan khác cấu phanh 41 3.4 Tính tốn dẫn động phần thủy lực 44 3.4.1 Đƣờng kính xilanh cơng tác 44 3.4.2 Đƣờng kính xilanh 45 3.4.3 Hành trình làm việc piston xilanh 46 3.4.4 Hành trình dịch chuyển piston xilanh 47 3.5 Hành trình tỷ số truyền bàn đạp phanh 48 3.5.1 Tỷ số truyền bàn đạp phanh 48 3.5.2 Hành trình bàn đạp sbđ 48 3.5.3 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh chƣa tính trợ lực 49 3.5.4 Đƣờng kính xilanh bầu trợ lực 50 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ 51 Kết luận 51 Kiến nghị 51 Tài liệu tham khảo iii DANH MỤC HÌNH Hình 1.1: Cơ cấu phanh bánh trƣớc 10 Hình 1.2: Kết cấu phanh xe 11 Hình 1.3: Cơ cấu phanh xe UAZ-452 12 Hình 1.4 Sơ đồ kết cấu phanh 13 Hình 1.5: Cơ cấu phanh xe GAZ 13 Hình 1.6 Cấu tạo phanh đĩa 15 Hình 1.7 Càng phanh cố định 16 Hình 1.8 Càng phanh di động 16 Hình 1.9 Phanh tay kiểu tang trống 17 Hình 2.1 Sơ đồ dẫn động phanh khí 20 Hình 2.2 Cấu tạo chung dẫn động phanh khí nén 22 Hình 2.3 Dẫn động phánh khí nén dịng 23 Hình 2.4 Dẫn động khí nén hai dịng 24 Hình 2.5 Sơ đồ hệ thống phanh dầu ôto 26 Hình 2.6 Sơ đồ dẫn động phanh thủ lực dịng 28 Hình 2.7 Sơ đồ dẫn động phanh thủy lực hai dòng 29 Hình 3.1 Sơ đồ tính tốn lực tác dụng lên ơto phanh 32 Hình 3.2 Sơ đồ phân dịng oto 36 Hình 3.3 Sơ đồ tính tốn cấu cam ép 37 Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn cấu phanh trống guốc 38 Hình 3.5 Sơ đồ tính tốn hệ thống thủy lực 44 Hình 3.6 Sơ đồ tính xilanh thủy khí 45 iv ĐẶT VẤN ĐỀ Hiện kinh tế nƣớc ta phát triển mạnh mẽ tất lĩnh vực nhƣ công nghiệp, thƣơng mại, du lịch, xây dựng, dịch vụ… Vì ngành công nghiệp ôto đƣợc phát triển quy mô rộng lớn Ơto đóng vai trị quan trọng giao thơng vận tải, thay cho nhiều phƣơng tiện chuyên chở khác, nâng cao đƣợc hiệu cơng việc tính kinh tế Từ u cầu mà ơto khơng ngừng đƣợc cải tiến hoàn thiện hơn, đáp ứng nhu cầu ngày cao phƣơng tiện chuyên chở nhƣ nhu cầu giao thông lại ngƣời Để vận hành khai thác tốt đảm bảo an toàn cho ngƣời sử dụng loại ơto đại nƣớc ta cần phải đầu tƣ nhiều cho đội ngũ nhân viên kĩ thuật lành nghề, phần quan trọng chƣơng trình đào tạo sinh viên chuyên nghành kĩ thuật ôto thực tập doanh nghiệp ứng dụng kiến thức học vào thực tiễn, bổ sung kiến thức chƣa có nhƣ kĩ mềm mà ngồi ghế nhà trƣờng sinh viên chƣa tìm hiểu hết Và qua đợt thực tập em nhận tầm quan trọng nghành nghề mà em chọn không ngừng học hỏi mà cịn phải biết ứng dụng nhƣ vào thực tế góp chút sức để xây dựng đất nƣớc ngày phát triển Ngoài yêu cầu hệ thống phanh nhƣ hệ thống phanh, hệ thống lái, kết cấu khung vỏ… cần thiết kế đảm bảo tối ƣu hệ thống quan trọng khơng thể thiếu đƣợc ơto hệ thống treo xe Để nâng cao tính tiện nghi, tạo an tồn, đảm bảo độ êm dịu cho ơto q trình chuyển động nhiều địa hình hệ thống treo lắp ơto cần phải thiết kế tính tốn cải tiến cho tối ƣu mặt nhƣ tần số dao động phù hợp với ngƣời, độ vững chắc, cân xe tính vƣợt địa hình, độ tin cậy, độ bền Vì viêc tính toán thiết kế hệ thống phanh mang ý nghĩa quan trọng thiếu nhằm cải tiến hệ thống phanh, đồng thời tìn phƣơng án thiết kế, tang tính ổn định tang dẫn hƣớng phanh, tang độ tin cậy làm việc với mục đích đảm bảo chuyển động tăng hiệu vận chuyển ôtô Từ nhu cầu cụ thể trên, đƣợc đồng ý khoa Cơ Điện Cơng Trình, mơn kĩ thuật khí, dƣới hƣớng dẫn cô Đặng Thị Hà Em chọn đề tài “Thiết kế hệ thống phanh cho ôto vận tải cở nhỏ” đảm bảo u cầu kĩ thuật, tính tốn, thiết kế hệ thống phanh Chƣơng TỔNG QUAN VỀ VẤN ĐỀ NGHIÊN CỨU 1.1 Tổng quan loại phƣơng tiện giao thông yêu cầu hệ thống phanh xe 1.1.1 Thực trạng nhu cầu sử dụng loại phương tiện giao thông Trong bối cảnh kinh tế - xã hội phát triển, tốc độ đô thị hóa diễn nhanh chóng, đời sống dân sinh đƣợc cải thiện, quy mô dân số Hà Nội ngày lớn di dân từ địa phƣơng lân cận đến làm việc, sinh sống Kéo theo nhu cầu lại ngày cao, phƣơng tiện xe máy tăng vọt hạ tầng chƣa đáp ứng đƣợc thực tế Giai đoạn 2011 - 2016, tốc độ tăng chiều dài đƣờng đô thị 3,85%/năm, diện tích đƣờng tăng 0,25%/năm, cịn ơtơ tăng 10,2%/năm, xe máy tăng 6,7%/năm Đến nay, Hà Nội có xấp xỉ 5,5 triệu xe máy, 500.000 ôtô, chƣa kể khoảng triệu phƣơng tiện ngoại tỉnh thƣờng xuyên tham gia giao thơng địa bàn TP GTCC có nhiều khởi sắc, nhƣng phục vụ đƣợc 10% nhu cầu lại toàn TP, chƣa đáp ứng đƣợc vai trò chủ lực mạng lƣới GTVT Thủ Bên cạnh đó, xe bt chƣa đủ sức hấp dẫn, nên đa phần ngƣời dân lựa chọn xe máy phƣơng tiện lƣu thơng hàng ngày Mặt khác, ý thức chấp hành kỷ cƣơng, luật lệ giao thơng, văn hóa giao thơng phận khơng nhỏ ngƣời dân cịn thấp, lỏng lẻo Chính thiếu ý thức “vấn nạn” giao thông, tạo hệ lụy nhƣ: UTGT, ô nhiễm môi trƣờng, ATGT Có thể nói, tranh giao thông Hà Nội lên với đặc thù, không giống với TP giới, lƣợng xe máy lớn, ảnh hƣởng tiêu cực đến giao thông lẫn môi trƣờng sống Thủ đô - Đồng giải pháp: Trƣớc tình hình đó, đời Đề án “Tăng cƣờng quản lý phƣơng tiện giao thông đƣờng nhằm giảm UTGT ô nhiễm môi trƣờng địa bàn TP Hà Nội, giai đoạn 2017 - 2020, tầm nhìn đến 2030” kịp thời hợp lý Với xu vùng đô thị Thủ đô ngày đƣợc mở rộng hoàn thiện, chức đô thị nhƣ nơi ở, nơi làm việc học tập ngày có khoảng cách xa điều tất yếu dẫn đến nhu cầu lại ngày lớn Để thực Đề án nỗ lực xây dựng hệ thống giao thông văn minh, đại, không ùn tắc ô nhiễm cách bền vững, trƣớc hết cần phát triển hạ tầng giao thông cân xây dựng thị điều kiện TP cần tập trung nguồn lực, mở rộng, nâng cấp tuyến đƣờng, xây thêm cầu vƣợt, cải tạo số nút giao thơng, tăng thêm diện tích dành cho giao thông (kể động tĩnh) Song hành với đó, cần trọng vào việc phát triển hệ thống giao thông thông minh phục vụ điều hành tổ chức xử lý vi phạm giao thông Đối với GTCC, cần đẩy nhanh tiến độ đƣa vào sử dụng hệ thống vận tải khối lƣợng lớn, bổ sung mạnh mạng lƣới BRT, loại phƣơng tiện to nhỏ, có mật độ dày hơn, đƣợc ƣu tiên điều hành tổ chức giao thơng cho ngƣời tiếp cận với GTCC dễ dàng (không 300 - 500m), thời gian chờ đợi không - 10 phút kể chuyển tuyến Bổ sung tuyến xe buýt nhỏ để vận chuyển hành khách tiếp cận với phƣơng tiện vận tải khối lƣợng lớn bến xe chạy đƣờng Tăng thời lƣợng phục vụ xe bt để ngƣời khơng làm mà chơi, phục vụ sinh hoạt bình thƣờng GTCC Nếu có vài tuyến vận tải khối lƣợng lớn BRT đủ để làm “hình mẫu” chƣa phát huy đƣợc tác dụng GTCC - Xây dựng văn hóa giao thông: Nên coi đấu tranh chống ùn tắc giảm TNGT giống nhƣ “cuộc chiến”, “cách mạng” thực mà muốn giành thắng lợi, thiết phải xây dựng đƣợc văn hóa giao thơng Văn hóa giao thơng trƣớc hết xây dựng đƣợc ý thức tự giác chấp hành luật lệ trật tự ATGT Chúng ta phải xây dựng văn hóa giao thơng xuất phát từ văn hóa truyền thống kết hợp với giao thông đại phù hợp với tập quán quốc tế lĩnh vực: Đề cao thực nghiêm pháp luật giao thông, xử lý nghiêm tất trƣờng hợp vi phạm luật; Xây dựng thói quen nhƣờng nhịn, tôn trọng lẫn tham gia giao thông; Tuyên truyền luật lệ giao thông sâu rộng cho ngƣời dân Nếu khơng có văn hóa giao thông, không chấp hành luật lệ, mạnh đi, dù hạ tầng có tốt đến đâu, đƣờng sá có rộng khơng thể tránh khỏi ách tắc TNGT Bên cạnh đó, cần tăng cƣờng cơng tác tun truyền để ngƣời thấy lợi ích GTCC ƣu tiên sử dụng chúng Đặc biệt, TP cần có chế khuyến khích cán bộ, cơng nhân viên Nhà nƣớc sử dụng GTCC Các DN cần hỗ trợ ngƣời lao động sử dụng GTCC để khuyến khích họ từ bỏ phƣơng tiện cá nhân Trên sở đó, thành phần sử dụng GTCC thay đổi hẳn chất số lƣợng; không nhƣ nay, nhóm chủ yếu sử dụng xe buýt học sinh, sinh viên, ngƣời già ngƣời có thu nhập thấp Đối với phƣơng tiện cá nhân, sử dụng diện tích đƣờng nhiều phải đóng phí đƣờng cao; vào TP, đến điểm trông giữ xe khu vực nội thành phải nộp lệ phí cao lợi nhuận đƣợc trích phần để hỗ trợ GTCC phục vụ cho nhiều ngƣời, đảm bảo công xã hội Vừa tuyên truyền, vừa có biện pháp ràng buộc kinh tế góp phần thúc đẩy ngƣời dân từ bỏ xe cá nhân để đến với GTCC 1.1.2 Thực trạng tai nạn giao thông Theo tổng cục thống kê (Bộ kế hoạch đầu tƣ), khoảng thời gian từ 16/1/2019 đến 15/2/2019, địa bàn nƣớc xảy 1295 vụ tai nạn giao thống, bao gồm 703 vụ tai nạn giao thống từ nghiêm trọng trở lên 592 vụ va chạm giao thông, làm 627 ngƣời chết, 392 ngƣời bị thƣơng 640 ngƣời bị thƣơng nhẹ So với kỳ năm trƣớc, số vụ tai nạn giao thông tháng giảm 18,2% (số vụ tai nạn giao thơng từ nghiêm trọng trở lên giảm 10,6% số vụ va chạm giao thông giảm 25,7%); số ngƣời chết giảm 13,6% số ngƣời bị thƣơng tang 10,7% số ngƣời bị thƣơng nhẹ giảm 21,5% Tai nạn giao thông xảy dịp tết nguyên đán năm giảm so với năm trƣớc, ngày nghỉ tết xảy 276 vụ tai nạn giao thông, làm 183 ngƣời chết 241 ngƣời bị thƣơng, bình quân ngày xảy 31 vụ tai nạn giao thông, làm 20 ngƣời chết 27 ngƣời bị thƣơng Đáng lƣu ý tháng xảy số vụ tai nạn giao thông nghiêm trọng: Vụ tai nạn xảy ngày 23/1 Bình thuận xe khách xe máy làm ngƣời chết; vụ tai nạn xảy ngày 27/1 Quảng Trị xe máy xe ben làm ngƣời chết ngƣời bị thƣơng nặng; vụ tai nạn xảy ngày 8/2 Thanh Hóa ơto khách ơto làm ngƣời chết ngƣời bị thƣơng; vụ tai nạn xảy ngày 12/2 quốc lộ xe khách xe tải làm ngƣời bị thƣơng; vụ tai nạn xảy ngày 13/2 đƣờng cao tốc Hà Nội-Lào Cai xe oto chỗ xe khách làm ngƣời bị thƣơng Nguyên nhân xảy vụ tai nạn giao thông nghiêm trọng chủ yếu ý thức ngƣời tham gia giao thơng cịn kém, tháng có hai trƣờng hợp lái xe ôto dừng nghỉ đƣờng cao tốc Hà Nội-Lào Cai, ngồi tập trung ăn uống đƣờng ứng cứu khẩn cấp, tạo nguy tai nạn cao cho phƣơng tiện tham gia giao thông, cần có chế tài để xử lý nghiêm tƣợng Tính chung tháng đầu năm, địa bàn nƣớc xảy 2.822 vụ tai nạn giao thông, bao gồm 1.529 vụ tai nạn giao thông từ nghiêm trọng trở lên 1.293 vụ va chạm giao thông, làm 1.356 ngƣời bị chết, 814 ngƣời bị thƣơng 1.355 ngƣời bị thƣơng nhẹ So với kì năm trƣớc, số vụ tai nạn giao thơng tháng đầu năm 2019 giảm 15,6% (số vụ tai nạn giao thơng từ nghiêm trọng trở lên giảm 8.8%; số vụ va chạm giao thông giảm 22,5%); số ngƣời chết giảm 10%; số ngƣời bị thƣơng tăng 4,4% số ngƣời bị thƣơng nhẹ giảm 22% Bình quân ngày tháng, địa bàn nƣớc xảy 46 vụ tai nạn giao thông, gồm 25 vụ tai nạn giao thơng từ nghiêm trọng trở lên 21 vụ va chạm giao thống, làm 22 ngƣời chết, 13 ngƣời bị thƣơng 22 ngƣời bị thƣơng nhẹ 1.1.3 Những thách thức tiềm ẩn an tồn giao thơng Theo ơng Khuất Việt Hùng phó chủ tịch chun trách Uỷ ban an tồn giao thơng quốc gia, năm 2018 tồn quốc có 8.000 ngƣời tử vong tai nạn giao thông, thiệt hại tai nạn giao thông 5-12 tỷ USD/năm, tổng thiệt hại dự tính giai đoạn 2015-2030 khoảng 130 tỷ USD Để giải thuyết thách thức này, P2=Pd (1+µ ) (3.19b) Trong đó: Pd- Lực tác dụng lên đòn cam ép: lk- Chiều cao đòn dk - Đƣờng kính vịng trịn sở profin cam Thế biểu thức P1, P2 (3.19a,b) vào (3.15) momen phanh guốc sinh nhau, A1=A2 B1=B2, ta nhận đƣợc: MP1= = = (3.20)  Pd= Hay MP1 =  (3.21) Do sử dụng cấu ép cam nên momen sinh guốc phanh: MP1=MP2=  = = 4907,54 (N.m) (3.22) Hình 3.4 Sơ đồ tính tốn cấu phanh trống guốc Do guốc bậc tự phân bố áp suất không đều, áp suất qmax điểm có góc α=900 với hàm phân bố áp suất ψ(α) = sin(α) Vậy kích thƣớc A, B đƣợc xác định nhƣ sau: A= B=1- (3.23) ( ) (3.24) 38 - Trong đó: α1, α2 thơng số kết cấu góc đặt đầu, cuối ma sát tính [rad] - Các thơng số tính tốn.Với μ hệ số ma sát trƣợt má phanh tang trống - Theo kinh nghim à=0,30 ữ 0,33 cú th chn = 0,3; h khoảng cách từ tâm quay điểm tỳ cố định đến phƣơng lực ép P với bán kính bánh xe cho theo đề tài Rbx = 450 [mm], theo tham khảo thông số kỹ thuật xe KAMAZ 5320 lấy đƣờng kính tang trống Dt = (0,8:0,9).Rbx Đối với cấu phanh trƣớc ta có: - Đƣờng kính tang trống Dt = 0,8.Rbx = 0,8.450 = 360 (mm) - Khoảng cách từ tâm bánh xe đến chỗ má phanh: h1 = 0,8.rt = 0,8.180 =144 (mm) - Với α0 = 10o góc đặt tâm quay điểm tựa cố định guốc phanh ta có khoảng cách từ tâm quay điểm tựa cố định guốc phanh đến tâm quay bánh xe: S= = = 0,146 (m) (3.25) Trong tính tốn thiết kế, chọn góc cho hiệu số ( - )= Chọn ÷ = và theo kinh nghiệm = Thay số liệu có vào (3,23), (3,24) ta đƣợc: At = ( Bt = 1- ) ( ( ( ) ) ( ) = 0,697 = 0,905 Thay tất thơng số vào ta có lực ép cấu phanh trƣớc kiểu trống guốc phía trƣớc là: P’1=  P’2=  = = 18060,24 (N) (3.26a) = = 41107,73 (N) (3.26b) Suy momen phanh guốc tạo cho tang trống cầu sau: 39  MP1=MP2= = = 3667,226 (N.m) (3.27) + Cơ cấu phanh sau ta có : - Đƣờng kính tang trống Dt=0,84.Rbx=0,84.450=380 (mm) - Khoảng cách từ tâm bánh xe đến chỗ đẩy má phanh: h1= 0,8.rt = 0,8.190 = 152 (mm) =100 góc đặt tâm quay điểm tựa cố định guốc phanh thi ta - Với có khoảng cách từ tâm quay điểm tựa cố định guốc phanh đến tâm quay bánh xe: S= = = 0,154 (m) - Trong tính tốn thiết kế, chọn góc nghiệm cho hiệu số ( - )= 900-1100 Chọn =250 và theo kinh = 1350 - Thay số liệu có vào (2,23), (2,24) ta đƣợc: As= ( Bs=1- ) ( ( ( ) ) ( = 0,704 ) ) = 0,919 - Thay tất thơng số vào ta có lực ép cấu phanh trƣớc kiểu trống guốc phía trƣớc là: P1= P2= = = 20405,731 (3.29a) = = 46676,383 (3.29b)   - Suy momen phanh guốc tạo cho tang trống cầu sau: Mp1=Mp2=  = = 4345,09 (N.m) (3.30) 3.3.2 Tính tốn xác định bề rộng má phanh Bề rộng má phanh xác định diện tích làm việc má phanh ép lên tang trống Bề rộng má phanh tăng làm cho diện tích làm việc tăng, điều nói chung có lợi cho mài mịn ma sát diện tích làm việc tăng đồng nghĩa với áp lực tác dụng lên đơn vị diện tích giảm, dẫn đến mức độ mài mòn giảm lần phanh ( lần phanh diễn lần qúa trình trƣợt 40 má phanh tang trống diễn mãnh liệt, vừa làm mài mòn má phanh, vừa sinh nhiệt lớn làm nung nóng tang trống nhƣ má phanh chi tiết liên quan đến truyền nhiệt với chúng ) Tuy bề rộng má phanh không nên tăng lớn q nhƣ làm giảm tính đồng áp lực phân bố theo chiều rộng má phanh, dẫn đến mịn má phanh khơng giảm hiệu phanh Khi thông số khác đƣợc chọn xác định theo momen yêu cầu nêu bề rộng má phanh đƣợc xác định theo áp suất cho phép [ q ] hình thành má phanh trình phanh Với kiểu cấu phanh tang trống, bề rộng má phanh b đƣợc xác định theo momen phanh Mg guốc tạo cho tang trống nhƣ sau: b= = (3.31) Trong đó: rt bán kính tang trống, góc ôm má phanh, q áp suất tác dụng lên má phanh ( ) Áp suất làm việc bề mặt ma sát đƣợc chọn dù nhỏ so với giá trị giới hạn q=1,65 (N/ ) q =1,5÷2,0 MN/ - Đối với phanh trƣớc bề rộng má phanh nhƣ sau: (Mp1= 4907,54 (N.m) b= = 0,115 (m) (3.32) Chọn bề rộng má phanh cấu phanh trƣớc b=0,13(m)=130(mm) - Đối với phanh sau bề rộng má phanh nhƣ sau: (Mp1= 4345,09 [N.m]) b= = 0,126 (m) (3.33) Chọn bề rộng má phanh cấu phanh trƣớc b=0,135(m)=135(mm) 3.3.3 Tính tốn kiểm tra thơng số lien quan khác cấu phanh  Tính tốn kiểm tra cơng trượt riêng: Kích thƣớc má phanh khơng xác định theo tiêu chí áp suất làm việc phải nhỏ áp suất cho phép [q] nêu nhằm đảm bảo tuổi thọ cho má phanh, mà cịn đƣợc xác định theo tiêu chí cơng ma sát trƣợt riêng nhằm đảm bảo cho má phanh làm việc thời gian lâu dài Bởi với áp suất 41 làm việc má phanh trình phanh nhƣ nhƣng tốc độ xe tải bắt đầu phanh lớn má phanh mau mịn Theo định nghĩa cơng ma sát trƣợt riêng cơng ma sát trƣợt má phanh q trình phanh tính đơn vị diện tích làm việc má phanh Gỉa sử công ma sát trƣợt L q trình phanh thu tồn động ôto bắt đầu phanh với vận tốc v1 ôto dừng hẳn(v2=0), tức là: L= = (3.34) - Trong đó: ma khối lƣợng tồn ôto đày tải phanh Ga trọng lƣợng tồn ơto (N) v1 tốc độ oto bắt đầu phanh (m/s2) g gia tốc trọng trƣờng (g= 9,81 m/s2) - Tổng diện tích làm việc tất má phanh đƣợc xác định: A=bt.rtt.( ’2- ’1).4+ bs.rts.( 2- 1).4+b (3.35) Thế số biết ta có: A= 0,13.0,18.(135-25).4 +0,135.0,19.(135-25).4 =0.385(m) Suy công trƣợt riêng là: Lr=  = (3.36)  Trị số cơng ma sát riêng tính theo cơng thức bắt đầu phanh với tốc độ trung bình tốc độ cực đại( v1=0,5.vmax) xe dừng hẳn(v2=0) phải nằm giới hạn cho phép [Lr] = 3÷7 [MJ/m2] oto tải Với vmax=110[km/h]= 30,556[m/s] suy v1=0,5, vmax=15,278[m/s] Suy : Lr= = 1,43( ) [ Lr]= 3÷7 [MJ/m2] ơto tải [Lr]= 4÷15 [MJ/m2] ơto du lịch Vậy Lr< [Lr] thỏa mãn u cầu - Tính tốn kiểm tra nhiệt độ hình thành cấu phanh: 42 (3.37) Trong q trình phanh, động tơ bị tiêu tán công ma sát trƣợt biến thành nhiệt làm nung nóng má phanh-trống phanh phần truyền mơi trƣờng khơng khí Tuy nhiên phanh ngặt thời gian ngắn nhiệt sinh không kịp truyền mơi trƣờng khơng khí truyền khơng đáng kể nên tính tốn thiết kế, để an tồn nhiệt, xem tang trống nhận hết nhiệt trình phanh Vậy ta có phƣơng trình cân nhiệt nhƣ sau: Lr = = mp.c (3.38) Trong đó: mp tổng khối lƣợng tang trống: C nhiệt dung riêng vật liệu làm tang trống( vật liệu làm tang trống thép gang nên C 500(J/kg) độ tăng nhiệt độ tang trống (độ tăng nhiệt độ tang trống phanh với tốc độ ôto v1=8,33(m/s) dừng hẳn(v2=0) không đƣợc vƣợt 150 Khi phanh ngặt với tốc độ trung bình nửa tốc độ cực đại độ tăng nhiệt độ khơng đƣợc vƣợt q 125 - Tính kiểm tra độ tăng nhiệt độ phanh với vận tốc v = 8,33 ( m/s ) Suy khối lƣợng tổng cộng trống phanh phải đủ lớn để tăng nhiệt độ không 100 phanh với vận tốc v = 8,33 (m/s) mp= = = 327,51 [kg] (3.39) - Tính kiểm tra độ tăng nhiệt độ phanh với vận tốc v = 0,5.vmax Suy khối lƣợng tổng cộng trống phanh phải đủ lớn để tăng nhiệt độ không 1000 phanh với vận tốc v = 16,67 (m/s) mp = = = 1101,72 [Kg] (3.40) Nhƣ để đảm bảo điều kiện bền nhiệt, khối lƣợng trống phanh xe tải phải bằng: mt= =81,8775[Kg] 82[Kg] 43 (3.41) Xác định bề dày tang trống từ công thức khối lƣợng trống phanh nhƣ sau: mt= [(rt+ )2-rt2].(b+ (3.42) Trong đó: rt bán kính trung bình tang trống (m) b chiều rộng má phanh (m) khối lƣợng riêng vật liệu làm tang trống Với vật liệu thép gang =7800 [Kg/m3] Với vật liệu cho phƣơng pháp tính gần ta xác định đƣợc bề dày tang trống là: =16,6(mm) chọn 17(mm) 3.4 Tính tốn dẫn động phần thủy lực Hình 3.5 Sơ đồ tính tốn hệ thống thủy lực Nhiệm vụ q trình tính toán dẫn động phanh thủy lực bao gồm việc xác định thơng số nó: đƣờng kính xilanh cơng tác, đƣờng kính xilanh chính, tỉ số truyền dẫn động 3.4.1 Đường kính xilanh cơng tác Đƣờng kính xilanh cơng tác bánh sau d đƣợc tính sở lực P đƣợc xác định xây dựng họa đồ lực phanh : 44 d= √ Trong đó: P- lực ép xilanh phanh lên guốc phanh (P= 36240 [N] ) Pi- áp suất dầu làm việc hệ thống phanh, chọn pi= 10 (MPa)  d= √ 0,07 (m) = 70(mm) 3.4.2 Đường kính xilanh Hình 3.6 Sơ đồ tính xilanh thủy khí Kích thƣớc xilanh khí lực khí thể cần thiết đặt lên màng đƣợc xác định sở chọn trƣớc hai thông số Xét điều kiện cân xilanh ta có: pki = Trong : Dd- đƣờng kính xilanh dẫn động thủy lực Dk- đƣờng kính xilanh dẫn động khí nén Pi- áp suất dầu tác dụng lên piston (pi=100 [kg]) Pki- áp suất khí thể đặt lên piston khí nén, ôto tải thông thƣờng (pki= [kg]) Nhƣ ta chọn trƣớc đƣờng kính xilanh dầu Dd= 3,5(cm) ta tính đƣợc đƣờng kính xilanh khí : Dk= Dd.√ = 3,5.√ = 14,3 (cm) Vậy lực khí thể cần thiết phải có để cung cấp cho hệ thống phanh : 45 Q= pki = = 964 (Kg) 3.4.3 Hành trình làm việc piston xilanh Hành trình làm việc piston xilanh cấu phanh trƣớc (x1) sau (x2) đƣợc xác định nhƣ sau: X= Trong : - khe hở trung bình má phanh tang trống = 0,25 (mm) - độ mịn đƣờng kính cho phép má phanh ( = 0,5mm) a- khoảng cách từ tâm trống đến điểm đặt lực P (a= 161mm) c- Khoảng cách từ tâm trống phanh đến chốt cố định má phanh (c=151mm)  x= = 3,1 (mm) Hành trình xilanh lực cho piston dịch chuyển phải có độ lớn dƣ, để khơng gian phía trƣớc piston mà piston chiếm chỗ trình dịch chuyển phải lớn tổng thể tích dầu vào xilanh làm việc cấu phanh phanh, ta có phƣơng trình sau : S0 = 2.( b Suy : S0= ɳb Trong : So- khoảng dịch chuyển piston xilanh x- Khoảng dịch chuyển piston xilanh công tác bánh xe (x= 3,1[mm]) d- Đƣờng kính xilanh cơng tác bánh xe (d=70[mm]) Dd- Đƣờng kính xilanh lực (Dd= 35 [mm]) ɳb- Hệ số bổ sung phanh ngặt (ɳb= 1,05) S0= = 26 (mm) 46 3.4.4 Hành trình dịch chuyển piston xilanh Piston xilanh có nhiệm vụ truyền lực từ bàn đạp trợ lực phanh để tạo áp suất cao hệ thống phanh Áp suất cao hệ thống bắt đầu hình thành tất khe hở hệ thống phanh đƣợc khắc phục, nên hành trình dịch chuyển piston xilanh h (mm) đƣợc xác định nhƣ sau : h = [( + ).2+ + + ].K Trong đó: x1,x2 hành trình dịch chuyển piston cơng tác cấu phanh cầu trƣớc/sau Với x1=x2=3 (mm) d1,d2 lần lƣợt đƣờng kính xilanh cơng tác cấu phanh cầu trƣớc/sau Với d1=20(mm), d2=18,2(mm) n1,n2 tƣơng ứng số lƣợng trục bánh xe cầu trƣớc/sau Với xe khách có cơng thức bánh xe 4.4 4.2 n1=n2=1 Dđk đƣờng kính xilanh dầu điều khiển đóng mở van trợ lực phanh chân (Dđk=19mm) Dc đƣờng kính xilanh (D c= 19mm) 1, khe hở thơng dầu xilanh trạng thái khơng phanh ứng với dịng trƣớc/sau ( 1= 2=1,5mm) đk khoảng cách dịch chuyển piston trợ lực để điều khiển đóng mở van trợ lực (chọn đk =1mm) K hệ tính đến độ đàn hồi hệ thống K 1,05 1,07, chọn K=1,06 Vậy với thơng số có, ta xác định đƣợc hành trình dịch chuyển piston xilanh chính: h = [( + ).2+1,5+1,5+1 47 ].1,06 = 30 (mm) 3.5 Hành trình tỷ số truyền bàn đạp phanh 3.5.1 Tỷ số truyền bàn đạp phanh Đòn bàn đạp có nhiệm vụ truyền lực đạp lái xe lên piston xilanh Vì dịch chuyển bàn đạp phanh đƣợc xác định : Sbđ = (h+ k).ibđ (3.43) Trong đó: h- hành trình dịch chuyển piston xilanh - khe hở cần thiết cần đẩy piston xilanh ibđ- tỷ số truyền khuếch đại lực từ bàn đạp đến piston xilanh Thay cơng thức tính hành trình dịch chuyển piston xilanh h vào (3.43) với điều kiện giá trị hình hành bàn đạp lớn ứng với lúc mà phanh mòn đến giá trị giớ hạn phải hiệu chỉnh không đƣợc vƣợt giá trị cho phép hành trình cực đại [sbđ] (h+ k)ibđ [sbđ] Đối với xe khách [sbđ] = (150-180) (mm) Chọn [sbđ] = 160 (mm) Khe hở = 0,5 (mm) Vậy: ibđ = = 5,24 3.5.2 Hành trình bàn đạp sbđ Hành trình bàn đạp phanh thực tế sbđ khơng xét đến tƣợng mòn m (tức m = 0) đƣợc tính : Sbđ = (h’+ k).ibđ Với m = X1=X2=1 (mm), ta có : h’ = [( + ).2+1,5+1,5+1 ].1,06 = 12,83 (mm) Nên sbđ = (12,83 + 0,5.1,06).5,24 = 70 (mm) Hành trình làm việc piston xilanh cho khe hở 0: 48 1= 2= đk= m= h’’= ( + =0 ).2.1,06 = 8,6 (mm) Slv = h’’ ibđ = 8,6.5,24 = 45,06 (mm) Ta có tỷ số hành trình thực tế bàn đạp s bđ so với hành trình làm viếc slv : = = = 1,55 So với tỷ số kinh nghiệm nằm khoảng (1,4 1,6) phù hợp 3.5.3 Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh chưa tính trợ lực Lực cần thiết tác dụng lên bàn đạp phanh để thực trình phanh khẩn cấp với lực phanh lớn yêu cầu nhƣ sau : Pbđ Trong đó: Dxl đƣờng kính xilanh cung cấp dầu cho xilanh công tác (Dxl=Dc=19mm) Pd áp suất làm việc dầu hệ thống (Pd=8 MN/m2) Ƞxl hiệu suất piston-xilanh (ƞxl=0,92÷0,95 => ƞxl= 0,95) Ƞbđ hiệu suất bàn đạp (ƞbđ = 0,85÷0,95 => ƞbđ= 0,9) Vậy ta có lực đạp cần phải tác dụng chƣa tính đến trợ lực : Pbđ ≥ = 506,3 (N) Gía trị tính tốn lực bàn đạp so với u cầu cho phép nhằm bảo điều khiển nhẹ nhàng cho lái xe oto nay, xe khách khoảng [Pbđ]=(200÷400) Vậy cần phải có trợ lực 49 3.5.4 Đường kính xilanh bầu trợ lực Để giảm nhẹ lực điều khiển phanh cho hệ thống phanh xe khách, ta dùng trợ lực chân không với độ chênh lệch chân không P = 0,05( ) Lực trợ lực đƣợc tạo nhờ nguyên lý chênh lệch áp suất ngăn bầu trợ lực đƣợc xác định nhƣ sau : Ptl= Suy đƣờng kính bầu trợ lực Db : Db = √ Thế số ta có : Db= √ =0,2 (m)= 200 (mm) Kích thƣớc bầu trợ lực xe thƣờng nằm khoảng giá trị từ : Db (200÷400) (mm) Vậy với Db= 200 (mm) suy thỏa mãn 50 KẾT LUẬN KIẾN NGHỊ Kết luận Trên sở tìm hiểu đặc tính đặc điểm tơ vận tải cỡ nhỏ, cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phanh em đề xuất phƣơng án thiết kế Qua nghiên cứu ƣu nhƣợc điểm phƣơng án vào mục tiêu đề tài em chọn phƣơng án thiết kế “Thiết kế hệ thống phanh ơto vận tải cở nhỏ” Qua tính tốn em xác định đƣợc thông số thiết bị nhƣ sau: tính tốn xác định bề rộng má phanh, hành trình dịch chuyển đầu guốc di động, hành trình dịch chuyển cần đẩy bầu phanh… Bằng phƣớng pháp tính tốn mơn học nhƣ sức bền vật liệu, học lý thuyết, lý thuyết ô tô máy kéo, kết hợp với kiến thức mơn học vẽ kĩ thuật có trợ giúp máy tính em thiết kế xây dựng vẽ số phận Bằng phƣơng pháp tính tốn mơn học thủy lực máy thủy lực em tính tốn chọn đƣợc phận hệ thống thủy lực nhƣ bơm, van phân phối…… Trên kết luận văn đạt đƣợc.Tuy nhiên thời gian có hạn nên số cấu, chi tiết phụ phận em chọn, kiểm tra thiết kế chép hình chƣa có điều kiện thiết kế cụ thể xác Kiến nghị Việc nghiên cứu, thiết kế hệ thống phanh ôto vận tải cở nhỏ để phục vụ áp dụng vào thực tế vấn đề cấp thiết cấp bách Do đó, cần có nhiều cơng trình nghiên cứu để tạo thiết bị tối ƣu để phục vụ công việc Mặc dù đƣợc hƣớng dẫn bảo tận tình thầy cô giáo khoa đặc biệt cô Đặng Thị Hà bạn giúp đỡ song trình độ kiến thức than nhiều hạn chế lần đầu làm quen với thiết kế khoa học đề tài cịn nhiều thiếu sót, sai lầm tính tốn định Vì mong đƣợc đóng góp bạn bè,nhận xét đánh giá thầy cô để khóa luận đƣợc hồn thiện áp dụng đƣợc vào thực tế 51 Tài liệu tham khảo Thiết kế tính tốn ơto máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên Lý thuyết ơto máy kéo – Nguyễn Hữu Cẩn, Dƣ Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Thiết kế tính tốn ơto máy kéo- Nhà xuất đại học lâm nghiệp Tham khảo internet ... nghiên cứu với tiêu đề ? ?thiết kế hệ thống phanh ? ?tô vận tải cỡ nhỏ? ?? nhằm mục đích thiết kế đƣợc hệ thống phanh cho xe ? ?tô vận tải cỡ nhỏ đảm bảo yêu cầu kỹ thuật, hệ thống phanh làm việc hiệu đảm... kết cấu; - Hệ thống phanh có cấu phanh guốc - Hệ thống phanh có cấu phanh đĩa - Hệ thống phanh có cấu phanh đai + Phân loại theo dẫn động phanh: - Hệ thống phanh dẫn động khí - Hệ thống phanh dẫn... suất vận chuyển cho tô  Phân loại: + Phân loại theo công dụng: - Hệ thống phanh (phanh cơng tác) - Hệ thống phanh dừng (phanh tay) - Hệ thống phanh chậm dần (phanh động cơ) + Phân loại theo kết