Phanh ô tô là một bộ phận rất quan trọng trên xe, nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao. Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm : bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu quả phanh cao, tính ổn định của xe, điều chỉnh lực phanh được...để tăng tính an toàn cho ô tô khi vận hành.
Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ LỜI NÓI ĐẦU Trong năm gần đây, nhu cầu xã hội ngày tăng cao, kéo theo hoạt động đời sống xã hội phát triển theo xu hướng đại hóa nên địi hỏi phải có phương tiện đại phục vụ cho người Do song song với phát triển ngành nghề cơng nghệ ơtơ có thay đổi lớn Ơtơ đáp ứng mặt tiện nghi, kinh tế, giảm thiểu ô nhiễm mơi trường, … vấn đề an tồn đặt lên hàng đầu Phanh ô tô phận quan trọng xe, đảm bảo cho ô tô chạy an toàn tốc độ cao Nên hệ thống phanh ô tô cần thiết bảo đảm : bền vững, tin cậy, phanh êm dịu, hiệu phanh cao, tính ổn định xe, điều chỉnh lực phanh để tăng tính an tồn cho tơ vận hành Từ vấn đề đó, với kiến thức học hướng dẫn tận tình giáo viên hướng dẫn, em hoàn thành đồ án: “ TÍNH TỐN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH ƠTƠ ” Tuy đồ án đầu tiên, thời gian có hạn kiến thức cịn hạn chế, tiếp xúc với thực tế cịn nên đồ án khơng thể tránh khỏi thiếu sót định Em mong giúp đỡ, ý kiến đóng góp quý thầy tất bạn để đề tài hoàn thiện Cuối em xin chân thành cảm ơn thầy TS Nguyễn Văn Đông, thầy mơn bạn giúp em hồn thành đồ án Đà Nẵng, ngày 31 tháng 04 năm 2020 Sinh viên thực Nguyễn Văn Thức SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô MỤC LỤC Nhiệm vụ đồ án Lời nói đầu Mục lục Danh sách bảng, hình vẽ SVTH: Nguyễn Văn Thức i ii iii v trang GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ DANH SÁCH CÁC BẢNG HÌNH VẼ HÌNH 1-1 Sơ đồ nguyên lý loại phanh HÌNH 1-2 Sơ đồ cấu phanh thông dụng loại trống guốc lực tác dụng HÌNH 1-3 Sơ đồ nguyên lý phanh đĩa HÌNH 1-4 Sơ đồ loại phanh dải HÌNH 1-5 Các sơ đồ phân dòng dẫn động phanh thuỷ lực HÌNH 1-6 Dẫn động thủy lực tác dụng trực tiếp HÌNH 1-7 Sơ đồ dẫn động thủy lực trợ lực chân khơng HÌNH 1-8 Dẫn động phanh thủy lực trợ lực khí nén HÌNH 1-9 Dẫn động phanh thủy lực dùng bơm tích HÌNH 1-10 Sơ đồ dẫn động ơtơ đơn khơng kéo mc HÌNH 2-1 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô đứng yên đường ngang xe đầy tải HÌNH 2-2 Sơ đồ lực tác dụng lên ôtô phanh trạng thái đầy tải HÌNH 2-3 Cơ cấu phanh guốc loại cam ép HÌNH 2-4 Các sơ đồ phân dịng HÌNH 2-5 Sơ đồ lực tác dụng lên trống phanh HÌNH 2-6 Bề rộng má phanh HÌNH 4-1 Sơ đồ dẫn động phanh khí nén cho tơ bt HÌNH 4-2 Kết cấu cấu phanh trước phanh sau HÌNH 4-3 Cơ cấu phanh HÌNH 4-4 Kết cấu địn điều khiển cam ép HÌNH 4-5 Kết cấu cấu điều chỉnh khe hở HÌNH 4-6 Mặt cắt kết cấu má phanh guốc phanh HÌNH 4-7 Kết cấu tổng van phanh HÌNH 4-8 Kết cấu mặt cắt bầu phanh trước HÌNH 4-9 Kết cấu mặt cắt bầu phanh sau BẢNG 2.1 Số liệu cho trước BẢNG 4.1: Các thơng số hệ thống phanh SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng Trên ôtô, phanh hệ thống đặc biệt quan trọng đảm bảo cho ôtô chuyển động an toàn chế độ nhờ phát huy hết khả động lực, nâng cao tốc độ ôtô suất vận chuyển xe Hệ thống phanh dùng để: + Giảm tốc độ ôtô đến dừng hẳn đến tốc độ cần thiết + Giữ ôtô đứng yên đường dốc với thời gian không hạn chế 1.2 Phân loại - Phân loại theo tính chất điều khiển ta chia +/ Phanh chân +/ Phanh tay - Phân loại theo kết cấu cấu phanh mà chia +/ Phanh guốc: theo đặc tính cân chia ra: Phanh cân Phanh không cân +/ Phanh dải +/ Phanh đĩa: theo số lượng đĩa quay chia Một đĩa quay Nhiều đĩa quay a) c) b) Hình 1-1 Sơ đồ nguyên lý loại phanh a- Phanh trống - Guốc: b- Phanh đĩa: c - Phanh dải SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô - Phân loại theo vị trí đặt cấu phanh mà chia +/ Phanh bánh xe +/ Phanh trục truyền đông (sau hộp số) - Phân loại theo phương thức dẫn động, truyền động phanh chia ra: +/ Phanh khí +/ Phanh thủy lực (phanh dầu) +/ Phanh khí nén (phanh hơi) +/ Phanh điện từ +/ Phanh liên hợp Phanh truyền động khí dùng làm phanh tay phanh chân số ô tô trước Nhược điểm loại phanh phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng nhạy, điều khiển nặng nề, nên sử dụng Riêng phanh tay sử dụng tơ dừng hẳn hổ trợ cho phanh chân phanh gấp thật cần thiết, nên sử dụng phổ biến ô tô Phanh truyền động thủy lực dùng phổ biến tơ du lịch xe ô tô tải trọng nhỏ Phanh truyền động khí nén dùng tơ tải trọng lớn tơ hành khách Ngồi cịn dùng tơ vận tải tải trọng trung bình có động diesel tơ kéo đồn xe Phanh truyền động điện dùng đồn tơ, tơ kéo nhiều rơmc Phanh truyền động liên hợp thủy khí dùng tơ đồn ô tô có tải trọng lớn lớn 1.3 Yêu cầu Hệ thống phanh phận quan trọng tơ đảm nhận chức “an tồn chủ động” Vì hệ thống phanh phải thỏa mãn yêu cầu sau : - Có hiệu phanh cao tất bánh xe trường hợp là: +/ Quảng đường phanh ngắn +/ Thời gian phanh ngắn +/ Gia tốc chậm dần ổn định trình phanh - Hoạt động êm dịu để đảm bảo sụ ổn định ô tô phanh - Điều khiển nhẹ nhàng để giảm cường độ lao động người lái - Có độ nhạy cao để thích ứng nhanh với trường hợp nguy hiểm SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô - Đảm bảo việc phân bố momen phanh bánh xe phải tuân theo nguyên tắc sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám phanh với cường độ - Cơ cấu phanh khơng có tượng tự siết - Cơ cấu phanh phải có khả nhiệt tốt - Có hệ số ma sát cao ổn định - Giữ tỷ lệ thuận lực tác dụng lên bàn đạp phanh lực phanh sinh cấu phanh - Hệ thống phải có độ tin cậy, độ bền tuổ thọ cao - Bố trí hợp lý để dễ dàng điều chỉnh chăm sóc bảo dưỡng 1.4 Kết cấu hệ thống phanh ô tô 1.4.1 Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh phận trực tiếp tạo lực cản làm việc theo nguyên lý ma sát Trong q trình phanh động tơ biến thành nhiệt cấu phanh tiêu tán mơi trường bên ngồi Kết cấu cấu phanh có hai phần là: Các phần tử ma sát cấu ép Ngoài 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 hay dải Mỗi dạng có đặc điểm riêng biệt 1.4.1.1 Cơ cấu phanh guốc: Đây loại cấu phanh sử dụng phổ biến nhất, cấu tạo gồm: - Trống phanh: Là trống quay hình trụ gắn với moayơ bánh xe - Các guốc phanh: Trên bề mặt gắn ma sát (còn gọi má phanh) - Mâm phanh: Là đĩa cố định bắt chặt với dầm cầu, nơi lắp đặt định vị hầu hết phận khác cấu phanh - Cơ cấu ép: Khi 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 lực ma sát để phanh bánh xe lại - Bộ phận điều chỉnh khe hở: Khi nhả phanh, trống phanh má phanh cần phải có khe hở tối thiểu đó, khoảng (0,2÷0,4)mm phanh nhả hoàn toàn Khe hở tăng lên má phanh bị mài mịn, làm tăng hành trình cấu ép, tăng lượng chất lỏng làm việc cần thiết hay lượng tiêu thụ khơng khí nén, tăng thời gian chậm tác dụng, Để tránh hậu xấu đó, phải có cấu để điều chỉnh khe SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ hở má phanh trống phanh Có hai phương pháp để điều chỉnh: Bình thường tay tự động * Các sơ đồ tiêu đánh giá: Có nhiều sơ đồ để kết nối phần tử cấu phanh (hình 1.2) P2 a fN2 c fN1 e rt N2 N1 fN1 e e e b) a) e P N1 P fN1 a rt a N1 fN1 r N1 t P fN1 a fN1 c P N1 P2 fN2 c rt N2 N1 P1 a P1 e c) d) P1 a P2 fN2 rt N1 N2 c fN1 e e e) Hình 1-2 Sơ đồ cấu phanh thông dụng loại trống guốc lực tác dụng a- Ép cam; b- Ép xi lanh thủy lực; c- Hai xi lanh ép, guốc phanh bậc tự do; d- Hai xi lanh ép, guốc phanh hai bậc tự do; e - Cơ cấu phanh tự cường hóa Các sơ đồ khác chỗ: - Dạng số lượng cấu ép SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô - Số bậc tự guốc phanh - Đặc điểm tác dụng tương hỗ guốc với trống, guốc với cấu ép khác ở: + Hiệu làm việc + Đặc điểm mài mòn bề mặt ma sát guốc + Giá trị lực tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe + Mức độ phức tạp kết cấu Hiện nay, hệ thống phanh làm việc, sử dụng thông dụng sơ đồ hình 1.2a 1.2b Tức sơ đồ với guốc phanh bậc tự do, quay quanh hai điểm cố định đặt phía cấu ép Sau đến sơ đồ hình1.2c 1.2d 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 tác dụng lên cụm ổ trục bánh xe Hệ số hiệu đại lượng tỷ số mơmen phanh tạo tích lực dẫn động nhân với bán kính trống phanh (hay cịn gọi cách quy ước mômen lực dẫn động) Sơ đồ lực tác dụng lên guốc phanh hình 1.2 sơ đồ biểu diễn đơn giản hóa nhờ giả thiết sau: - Các má phanh bố trí đối xứng với đường kính ngang cấu - Hợp lực lực pháp tuyến (N) lực ma sát (f N) đặt vịng cung má phanh bán kính rt Từ sơ đồ ta thấy rằng: - Lực ma sát tác dụng lên guốc trước (tính theo chiều chuyển động xe) có xu hướng phụ thêm với lực dẫn động ép guốc phanh vào trống phanh, nên guốc gọi guốc tự siết - Đối với guốc sau, lực ma sát có xu hướng làm giảm lực ép, nên guốc gọi guốc tự tách Hiện tượng tự siết, tự tách đặc điểm đặt trưng cấu phanh trống- guốc Sơ đồ hình 1.2a có cấu ép khí, dạng cam đối xứng Vì độ dịch chuyển guốc luôn Và áp lực tác dụng lên guốc mômen phanh chúng tạo có giá trị nhau: N1 = N2 = N Mp1 = Mp2 = Mp SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Do tượng tự siết nên N = N2 P1< P2 Đây cấu vừa thuận nghịch vừa cân Nó thường sử dụng với dẫn động khí nén nên thích hợp cho ơtơ tải khách cỡ trung bình lớn Sơ đồ hình 1.2b dùng cấu ép thủy lực, nên lực dẫn động hai guốc P1 = P2 = P Tuy tượng tự siết nên áp lực N > N2 Mp1 > Mp2 Cũng N1 > N2 nên áp suất bề mặt má phanh guốc trước lớn guốc sau, làm cho guốc mịn khơng Để khắc phục tượng đó, số kết cấu đơi người ta làm má phanh guốc tự siết dài dùng xylanh ép có đường kính làm việc khác Phía trước tự siết có đường kính nhỏ Cơ cấu phanh loại cấu phanh thuận nghịch khơng cân Nó thường sử dụng ôtô tải cở nhỏ vừa bánh sau ôtô du lịch Về mặt hiệu phanh, thừa nhận hệ số hiệu sơ đồ hình 1.2a: Khq = ΣMp/(P1+ P2).rt = 100%, hệ số hiệu cấu phanh dùng cấu ép thủy lực hình 1.2b 116% ÷122%, có kích thước hệ số ma sát má phanh trống phanh: f = 0,30 ÷ 0,33 Để tăng hiệu phanh theo chiều tiến xe, người ta dùng cấu phanh với hai xylanh làm việc riêng rẽ Mỗi guốc phanh quay quanh điểm cố định bố trí khác phía, cho xe chạy tiến hai guốc tự siết (hình 1.2c) Hiệu phanh trường hợp tăng 1,6 ÷1,8 lần so với cách bố trí bình thường Tuy nhiên xe chạy lùi hiệu phanh thấp, tức cấu phanh khơng có tính thuận nghịch Cơ cấu phanh loại kết hợp với kiểu bình thường đặt bánh sau, cho phép dễ dàng nhận quan hệ phân phối lực phanh cần thiết P pt > Pps nhiều chi tiết phanh trước sau có kích thước Vì thường sử dụng cầu trước ôtô du lịch tải nhỏ Để nhận hiệu phanh cao chuyển động tiến lùi, người ta dùng cấu phanh thuận nghịch cân loại bơi hình 1.2d Các guốc phanh sơ đồ có hai bậc tự khơng có điểm quay cố định Cơ cấu ép gồm hai xylanh làm việc tác dụng đồng thời lên đầu guốc phanh Với kết cấu hai guốc phanh tự siết trống phanh quay theo chiều Tuy nhiên có nhược điểm kết cấu phức tạp Để nâng cao hiệu phanh cao nữa, người ta dùng cấu phanh tự cường hóa Tức cấu phanh mà kết cấu cho phép lợi dụng lực ma sát má phanh trống phanh để cường hóa- tăng lực ép, tăng hiệu phanh cho má SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế 2fN hệ thống phanh ô tô Cơ cấu phanh tự cường hóa có hiệu phanh cao, hệ số đạt đến b) a) 360% so với cấu phanh bình thường dùng cam ép Nhưng mômen phanh ổn định, kết cấu phức tạp, tính cân làm việc khơng êm nên sử dụng 1.4.1.2 Cơ cấu phanh đĩa: Cơ cấu phanh loại đĩa thường sử dụng ơtơ du lịch Phanh đĩa có loại: kín, hở, đĩa, nhiều đĩa, loại vỏ quay, đĩa quay vịng ma sát quay Đĩa đĩa đặc, đĩa có xẻ rảnh thơng gió, đĩa lớp kim loại hay ghép hai kim loại khác SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 10 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tô Pb = ( P1 + P2 ).r0 lq (3.3) Trong đ: P1 P2 lực ép cam ép hai guốc phanh xác định từ (mục 2.3) r0 bán kính vịng trịn sỡ cam ép Trong tính tốn thiết kế chọn bán kính vịng trịn sở cam ép r0 = (30-40) mm Chọn r0 = 30 mm + Với bầu phanh trước: P1T= 9308,23 N P2T= 38886,64 N Pb T = (9308, 23 + 38886, 64).30 = 13144[ N ] 110 + Với bầu phanh sau: P1S=9504,21 N Pb S = P2S=39705,35 N (9504, 21 + 39705,35).30 = 13421[ N ] 110 3.4 Đường kính bầu phanh Đường kính bầu phanh Db cấu phanh khí nén xác định từ lực đẩy yêu cầu bầu phanh Pb xác định theo [4] Db = SVTH: Nguyễn Văn Thức 4.Pb π Pkn GVHD: (3.4) PSG.TS Nguyễn 37 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Trong đó: Pkn áp suất khí nén cung cấp vào bầu phanh phanh khẩn cấp Khi phanh với lực phanh lớn áp suất khí nén bầu phanh nằm khoảng (0,55 – 0,75) MN/m2 Chọn Pkn=0,7 MN/m2 Ta có: + Đường kính bầu phanh trước: 4.13144 = 0,1546[m] π 0, 7.106 Db T = Chọn DbT=160 mm + Đường kính bầu phanh sau: 4.13421 = 0,1562[ m] π 0, 7.106 D bS = Chọn DbS=160 mm 3.5 Dung tích bình chứa khí nén số lượng bình chứa khí nén Dung tích chứa khí nén Vc phải có dung tích đủ lớn để thực q trình phanh gấp liên tục 10 lần mà áp suất bình chứa khơng giảm q 50% so với áp suất yêu cầu ban đầu P0 mà máy nén khí khơng hoạt động Quan hệ dung tích chứa Vc với áp suất bình chứa trạng thái đầu chưa phanh P0 áp suất cuối Pn sau n lần phanh xác định theo [4]: Pn = P0 ( Vc )n Vc + ∆V (3.5) Trong đó: ∆V tổng dung tích mà bình chứa cung cấp khí nén cho lần phanh, bao gồm dung tích bầu phanh Vh dung tích đường ống dẫn Vod từ bình chứa qua van phân phối (điều khiển) đến bầu phanh Thay điều kiện Pn=0,5P0 với n=10 lần cơng thức viết lại: VC = ∆V P ( o) Pn 10 = −1 ∆V ( 2) 10 = 13,937.∆V −1 (3.6) Vc ≈ 14.∆V Ở dung tích ∆V xác định gần theo [4] π ( DbT )2 hbT n1 π ( Db S ) hbS n2 π d 2od ∆V = 2.( + ) + LΣ 4 (3.7) 3.5.1 Thể tích bầu chứa khí bầu phanh trước SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 38 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô Cầu trước sử dụng cầu đơn (1 trục bánh xe), thể tích bầu chứa khí bầu trước cho lần phanh xác định theo [5.4] VbT π Db T hbT n1 =2 (3.8) DbT đường kính bầu phanh cấu phanh khí nén cầu trước DbT=160 mm bầu phanh cho hai cấu phanh trục bánh xe hbT hành trình dịch chuyển cần đẩy piston bầu phanh ( hbT= hb=0,0192 (m)) n=1 cầu trước có trục bánh xe Thế số ta có: VbT = π 0,16 2.0,0192.1 = 0, 000772[ m3 ] 3.5.2 Thể tích bầu chứa khí bầu phanh cầu sau Cầu sau sử dụng cầu đơn (1 trục bánh xe), thể tích bầu chứa khí bầu trước cho lần phanh xác định theo [5.4] S2 π Db hbS n1 VbS = (3.9) DbS đường kính bầu phanh cấu phanh khí nén cầu trước DbS=160 mm bầu phanh cho hai cấu phanh trục bánh xe hbS hành trình dịch chuyển cần đẩy piston bầu phanh (hbS= hb=0,0192 (m)) n=1 cầu sau có trục bánh xe Thế số ta có: π 0,16 2.0, 0192.1 VbS = = 0,000772[ m3 ] 3.5.3 Tổng thể tích đường ống dẫn Thể tích đường ống dẫn khí nén phụ thuộc vào bố trí đường ống từ bình chứa khí nén qua tổng van phân phối đến bầu phanh Chú ý từ đường ống phân nhánh đến bầu phanh phải có chiều dài đường kính bố trí hồn tồn giống để tránh sai lệch lớn tổn thất dòng chảy khí nén đến bầu phanh nhằm đảm bảo phanh lúc tát bầu phanh SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 39 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Chiều dài tổng cộng tất đoạn đường ống dẫn khí nén tính từ bình chứa đến bầu phanh xác định gần theo [4] sau: L∑=KL.(L0+[nT+nS].B0 (3.10) đây: L0 chiều dài sở ô tô B0 chiều rộng sở tơ KL hệ số tính đến phần chiều dài hiệu chỉnh tăng thêm phải nối từ bình chưa đến tổng van phân phối nối từ đầu cuối ống vị trí bánh xe xuống bầu phanh bánh xe hiệu chỉnh khác Tùy theo việc bố trí bình chứa mà hệ số tăng thêm KL nằm khoảng (2,0-4,0) Chọn KL=3 Thế số với Lo=4 m, chọn hg=0,6Bo → Bo=1,25/0,6=2,08 m nT=ns=1, với đường kính ống dẫn chọn dod=12 mm, ta có: L∑=3.[4+(1+1).2,08] = 24,48 (m) Thể tích ống dẫn: d od π 0, 012 Vod = LΣ = 24, 48 = 0, 0028[ m3 ] 4 Thay số ta dung tích ∆V =3,82.10-3[m3] 3.5.4 Số bình chứa cho hệ thống phanh khí nén Sau tính tốn tổng dung tích cần cung cấp cho lần phanh theo (2.4.4.3), ta suy tổng dung tích bình chứa thứ cấp (Sau máy nén khí sau van bảo vệ) phải có xác định theo [4] sau: Vc=14.∆V=14 3,82.10-3= 0,0535 (m3) = 53,5 (dm3) Suy số lượng bình chứa tối thiểu hệ thống phanh với kiểu bình chứa chuẩn V ch=20 lít xác định bằng: V 53,5 nc = C = = 2, 675 Vch 20 Làm trịn chọn nc=3 bình Số lượng bình chứa thực tế nhiều phải dùng thêm 01 bình chứa chung trước van bảo vệ Vậy số lượng bình chứa 04 bình SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 40 Văn Đông Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ CHƯƠNG MÔ TẢ CHI TIẾT HỆ THỐNG PHANH THIẾT KẾ Từ phần tính tốn ta có bảng thông số hệ thống phanh sau: Bảng 4.1: Các thơng số hệ thống phanh ST T Thông số Ký hiệu Giá trị Đơn vị Bán kính tang trống cấu phanh rt 180 [mm] Khối lượng trống phanh trước/sau mt 20,82 [kg] Khoảng cách tâm bánh xe đến lực ép a 144 [mm] Khoảng cách tâm bánh xe đến tâm quay b guốc 144 [mm] Góc đặt tâm quay guốc αo 20 [độ] Góc đặt ban đầu má phanh trước/sau α1 25 [độ] Góc đặt cuối má phanh trước/sau α2 120 [độ] Bề rộng má phanh cấu phanh trước b1 144 [mm] Bề rộng má phanh cấu phanh sau b2 144 [mm] 10 Đường kính bầu phanh Db 160 [mm] 11 Số bình chứa n bình 12 Chiều dài cánh tay đòn dẫn đọng cam ép Ld 110 [mm] 4.1 Sơ đồ cấu tạo nguyên lý làm việc hệ thống phanh thiết kế SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 41 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Hình 4-1: Sơ đồ dẫn động phanh khí nén cho tơ bt 1- Máy nén khí; 2- Van an tồn; 3- Bộ điều chỉnh áp suất; 4- Bộ lắng lọc tách ẩm; 5- Van chiều; 6- Bình ổn định áp suất; 7- Van bảo vệ đầu; 8- Bình khí nén sau; 9Van tăng tốc xã nhanh; 10- Bầu phanh tích sau; 11- Cơ cấu phanh sau; 12Tổng van phân phối; 13- Bầu phanh trước; 14- Cơ cấu phanh trước; 15- Van điều khiển phanh dừng; 16- Bình khí nén phanh trước; 17- Bình khí nén phanh dừng; ITổng van phân phối Nguyên lý làm việc hệ thống phanh: - Khi phanh người lái tác động vào bàn đạp phanh tổng van 12 làm việc: Cắt đường thông bầu phanh với khí mở đường cho khí nén đến bầu phanh 10, 13, tác dụng lên cấu ép 11,14, ép guốc phanh tùy sát vào tróng phanh dừng bánh xe lại - Khi nhả bàn đạp phanh chi tiết trở trạng thái ban đầu tác dụng lò xo hồi vị - Phanh dừng: Ở trạng thái nhả phanh, van điều khiển phanh dừng mở đường cho khí nén từ bình chứa phanh dừng đến bầu phanh, ép lị xo tích lại, bầu phanh lức không làm việc Khi phanh người lái tác động lên đòn van điều khiển phanh dừng Van mở đường thơng bình chứa đến bầu phanh mở đường cho khí nén từ bầu phanh ngồi Các lị xo tích ép đẩy cần bầu phanh dịch chuyển làm má phanh ép vào tang trống phanh chặt bánh xe lại SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 42 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô 4.2 Kết cấu chi tiết hệ thống phanh 4.2.1 Cơ cấu phanh trước sau Hình 4-2: Kết cấu cấu phanh trước phanh sau 1- Má phanh; 2- Đinh tán; 3- Guốc phanh; 4- Cam ép; 5- Con lăn; 6- Lò xo hồi vị; 7- Bạc lót; 8- Giá lắp trục cam quay; 9- Vú mỡ; 10- Đòn điều khiển cam quay; 11- Mâm phanh; 12- Chốt gá lò xo; 13- Gối lắp chốt lệch tâm; 14- Đai ốc; 15- Đệm vênh; 16- Tấm gia cường; 17- Đinh tán; 18- Cam lệch tâm; 19- Vòng chặn; 20- Chốt lệch tâm Nguyên lý hoạt động: - Khi phanh cam ép quay làm lăn dịch chuyển sang hai hướng ngược chiều ép má phanh dịch chuyển ép chặt vào tang trống - Khi nhả phanh khí nén ngồi khí quyển, nhờ lò xo hồi vị bầu phanh cam ép quay lại vị trí ban đầu, má phanh tách khỏi tang trống 4.2.2 Một số chi tiết cấu phanh 4.2.2.1 Lò xo hồi vị guốc phanh - Giúp kéo guốc phanh, má phanh vị trí ban đầu khơng tác dụng lực lên cam ép hay nhả bàn đạp phanh SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 43 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Hình 4-3: Cơ cấu phanh 2- Lò xo hồi vị; 1- Guốc phanh; 3- Má phanh 4.2.2.2 Mâm phanh - Là chi tiết có dạng đĩa, dập từ thép bắt chặt với dầm cầu bu lơng Địn điều khiển cam ép Hình 4-4: Kết cấu địn điều khiển cam ép 1- Con lăn; 2- Cam ép; 3- Đòn điều khiển; 4- Giá lắp trục cam quay - Cam ép làm thép, đòn điều khiển nhờ lực đẩy bầu phanh qua cần đẩy làm quay cam ép - Giá lắp trục cam quay làm phận dẫn hướng cố định xị trí cho trục cam - Con lăn truyền lực từ cam ép sang đầu guốc phanh, giảm ma sát đầu guốc phanh cam ép 4.2.2.3 Cơ cấu điều chỉnh khe hở SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 44 Văn Đông Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ - Dùng cam lệch tâm để điều chỉnh khe hở má phanh - Khe hở má phanh điều chỉnh thơng qua góc quay cam ép - Khi quay chốt lệc tâm quay quanh trục bu ơng quay sang trái hay phải chốt lệch tâm kéo guốc phanh sang trái hay phải để làm tăng hay giảm khe hở má phanh Hình 4-5: Kết cấu cấu điều chỉnh khe hở 1- Bu lơng cố định vị trí; 2- Cam lệch tâm 3- Guốc phanh 4.2.2.4 Guốc phanh má phanh - Guốc phanh má phanh liên kết với đinh tán - Má phanh làm từ chất liệu có hệ số ma sát cao , chịu mài mòn, chịu nhiệt độ cao - Guốc phanh dập phần thép hàn nối lại Cấu trúc tiết diện ngang guốc có dạng hình chữ T - Đinh tán ghép nối má phanh với guốc phanh Hình 4-6: Mặt cắt kết cấu má phanh guốc phanh SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 45 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô 1- Guốc phanh; 2- Đinh tán; 3- Má phanh 4.3 Bộ phận dẫn động phanh 4.3.1 Tổng van phanh Là loại tổng van phanh hai ngăn nối tiếp, điều khiển mở dòng lúc Nguyên lý hoạt động: - Khi chưa đạp phanh : Mặt làm kín ngăn (6) mặt làm kín ngăn (8) tác dụng lò xo trụ nén (4) (11) đóng cửa nạp thân van tổng phanh, ngắt đường thông từ đầu A qua D đầu B qua C Khí nén khơng thể vào khoang khoang hai dòng phanh trước phanh sau Lúc cửa A cửa B nối thơng với cửa xã cho khí nén bầu phanh xã ngồi khí trời - Khi phanh ( bình thường ): Người lái tác động vào bàn đạp phanh lực định thông qua cần đạp (1) đẩy cốc ép (2) với chốt (3) xuống Chốt (03) di chuyển xuống tỳ lên vòng làm kín ngăn (6) đóng cửa xả ngăn lại đẩy mở van nạp Lỗ A nối thơng với lỗ D ngăn cách với khí trời, khí nén dẫn từ bình chứa qua lỗ A D tới cấu chấp hành phanh cầu sau Đồng thời khí nén dẫn qua lỗ (7), tạo áp lực mặt piston (12), với lực lò xo (10) đẩy piston (12) dịch chuyển xuống đóng cửa xả ngăn đẩy mở mặt làm kín ngăn Lỗ B thông với lỗ C đồng thời ngăn cách với khí trời Khí nén dẫn từ bình chứa qua lỗ B C tới cấu chấp hành để phanh cầu trước xe Trong trường hợp đạp hết hành trình bàn đạp phanh, piston (12) có thêm lực tác động từ bàn đạp phanh truyền tới thông qua chốt (3) đẩy mở mặt làm kín ngăn (8) SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 46 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Hình 4-7: Kết cấu tổng van phanh 1- Cần đạp; 2- Cốc; 3- Chốt; 4,5,10,11- lò xo; 6,8- Vòng làm kín dưới; 9- Van xả khí; 12- Piston tỉ lệ; 13- Thân van; 14- Bộ phận đàn hồi; 15- Vỏ bảo vệ; A- Đường dầu vào phanh sau; B- Đường dầu vào phanh trước; C- Đường dầu phanh trước; D- Đường dầu phanh sau SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 47 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô 4.3.2 Bầu phanh trước Hình 4-8: Kết cấu mặt cắt bầu phanh trước 1- Đầu nối đường khí nén; 2- Nắp bầu phanh; 3- Màng bầu phanh; 4- Đĩa tỳ; 5- Thân bầu phanh; 6- Cần đẩy bầu phanh; 7- Lò xo hồi vị; 8- Bu lông bắt với giá đỡ cam ép; 9- Đầu nối cần đẩy đòn cấu ép Ngun lý hoạt đơng: - Khi chưa đạp phanh: Khí nén chưa qua van tổng phanh nên không đến đc bầu phanh, lò xo hồi vị ép đĩa tỳ sang trái làm ép màng bầu phanh sát vào nắp bầu phanh Đĩa tỳ nối với cần đẩy bầu phanh nên kéo qua trái, Cần đẩy khơng làm quay địn điều khiển nên má phanh chưa ép vào tang trống phanh không tác dụng - Khi phanh: Khí nén qua tổng van đến đường ống qua đường khí nén vào làm ép màng bầu phanh dịch sang phải kéo theo đĩa tỳ cần đẩy sang phải tác động lên đòn điều khiển làm quay cam ép ép má phanh vào tang trống làm giảm tốc độ bánh xe Khi nhả phanh khí nén xả khí thứ trở lại ban đầu lúc chưa phanh nhờ lò xo hồi vị 4.3.3 Bầu phanh sau SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 48 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ Hình 4-9: Kết cấu mặt cắt bầu phanh sau 1- Bu lơng điều chỉnh; 2- Ống thơng khí; 3- Đầu ép; 4- Mặt bích; 5- Đầu nối với bình chứa; 6- Đĩa tỳ; 7- Màng bầu phanh; 8- Thanh trượt; 9- Lò xo hồi vị; 10- Cốc tỳ; 11- Đềm làm kín; 12- Ống đẩy phanh dừng; 13- Piston; 14- xi lanh; 15- Lị xo tích Ngun lý hoạt động: - Khi phanh khí nén vào đầu nối với bình chứa đâye màng 7, đĩa tỳ trượt qua phải tác dụng lực lên đòn quay quay cam ép, ép má phanh vào tang trống làm xe dừng lại - Khi khơng phanh khí nén bầu phanh ngồi nhờ lị xo hồ vị kéo trượt lại vị rí ban đầu không phanh Phanh dừng: - Khi muốn phanh ta điều khiển van phanh dừng để khí nén bình chứa khí nén phanh dừng xả ngồi khơng vào bầu tích năng, lúc đầu ép ép vào cốc tỳ 10 đẩy màng phanh, đĩa tỳ 6, trượt sang phải tác dụng lên cấu phanh dừng xe - Khi xe di chuyển bình thường khí nén cấp vào bầu phanh tích để đẩy piston 13 sang trái thông qua bu lông kéo đầu ép qua trái không ép vào cốc tỳ 10, để đĩa tỳ trượt trở ban đầu chưa phanh SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 49 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô KẾT LUẬN CHUNG Qua trình nghiên cứu đề tính tốn, em giải yêu cầu đề đặt với kết thông số hệ thống phanh, cấu phanh, dẫn động phanh, hiểu biết thêm nhiều kiến thức ngành nghề mà u thích bên cạnh nhận số kiến thức học khơng áp dụng, tính tốn thường xuyên dễ dàng quên nhanh chóng Biết cách tính tốn chi tiết hệ thống phanh tô, thông số, trạng thái hệ thống phanh kiểu dẫn động, loại phanh dùng cho xe Từ thấy để thiết kế, đưa chi tiết xe sử dụng đạt tiêu an tồn, độ tin cậy thật khó vơ Nhưng mà em hăng hái tiếp tục phấn đấu theo đường mà lựa chọn Xong q trình tính tốn cịn nhiều sai sót chưa sâu vào đề tài, phần thời gian hạn hẹp, thiếu trang thiết bị, việc tính tốn xử lý số liệu mang tính lý thuyết Tuy nhiên, sau hồn thành đồ án này, thân em hiểu rõ kết cấu chi tiết hệ thống phanh tơ Qua khai thác tính kỹ thuật hệ thống phanh cách tốt SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 50 Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh ô tô TÀI LIỆU THAM KHẢO [1] LÝ THUYẾT Ô TÔ MÁY KÉO - Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng Nhà xuất Khoa Học Kỹ Thuật, Hà Nội - 1998 [2] THIẾT KẾ VÀ TÍNH TỐN Ơ TƠ MÁY KÉO - Nguyễn Hữu Cẩn, Phan Đình Kiên Nhà xuất Đại Học Trung Học chuyên nghiệp, Hà Nội - 1985 [3] KẾT CẤU VÀ TÍNH TỐN Ơ TƠ - Nguyễn Hoàng Việt Tài liệu lưu hành nội khoa khí giao thơng Đại Học Đà Nẵng, 1998 [4] TÍNH TỐN VÀ THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH Ô TÔ - TS Lê Văn Tụy Tài liệu lưu hành nội khoa khí giao thơng Đại Học Đà Nẵng, 1998 SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn 51 Văn Đông ... cấu phanh mà chia +/ Phanh bánh xe +/ Phanh trục truyền đông (sau hộp s? ?) - Phân loại theo phương thức dẫn động, truyền động phanh chia ra: +/ Phanh khí +/ Phanh thủy lực (phanh dầu) +/ Phanh. .. thơng số hệ thống phanh SVTH: Nguyễn Văn Thức GVHD: PSG.TS Nguyễn Văn Đơng Tính tốn thiết kế hệ thống phanh tơ CHƯƠNG I TỔNG QUAN VỀ HỆ THỐNG PHANH 1.1 Công dụng Trên ? ?tô, phanh hệ thống đặc... khí nén (phanh hơi) +/ Phanh điện từ +/ Phanh liên hợp Phanh truyền động khí dùng làm phanh tay phanh chân số ô tô trước Nhược điểm loại phanh phanh chân, lực tác động lên bánh xe không đồng nhạy,