Thiết kế hệ thống phanh Nội dung 1. Điều kiện làm việc 2. Yêu cầu 3. Chọn phương án thiết kế hệ thống phanh 4. Thiết kế bố trí chung hệ thống phanh 5. Thiết kế kỹ thuật hệ thống phanh 1. Điều kiện làm việc Hệ thống phanh là hệ thống đảm bảo an toàn cho xe, đánh giá bởi các thông số hiệu quả phanh: + Thông số đklv quan trọng nhất: gia tốc phanh cực đại jpmax. Gia tốc phanh cực đại càng lớn thì quá trình phanh càng ngặt nghèo (cường độ phanh lớn). Quá trình phanh ngặt: là phanh dừng xe với jp = jpmax. + Thông số đặc trưng cho toàn bộ kết cấu hệ thống phanh là moment phanh. Lực phanh: ; p p j p bx M P P P r Mong muốn Pp lớn hơn nhiều so với lực quán tính Pj để quá trình phanh nhanh chóng. Tuy nhiên Pp bị hạn chế bởi lực bám: Pp P lực phanh lớn nhất có thể thiết kế được là: Pp = P Lực bám là thông số để tính toán hệ thống phanh. 2. Yêu cầu
Chương Thiết kế hệ thống phanh Nội dung Điều kiện làm việc Yêu cầu Chọn phương án thiết kế hệ thống phanh Thiết kế bố trí chung hệ thống phanh Thiết kế kỹ thuật hệ thống phanh Điều kiện làm việc Hệ thống phanh hệ thống đảm bảo an toàn cho xe, đánh giá thông số hiệu phanh: + Thông số đklv quan trọng nhất: gia tốc phanh cực đại jpmax Gia tốc phanh cực đại lớn trình phanh ngặt nghèo (cường độ phanh lớn) Quá trình phanh ngặt: phanh dừng xe với jp = jpmax + Thơng số đặc trưng cho tồn kết cấu hệ thống phanh moment phanh Lực phanh: Pp Mp rbx ; Pj Pp Mong muốn Pp lớn nhiều so với lực quán tính Pj để q trình phanh nhanh chóng Tuy nhiên Pp bị hạn chế lực bám: Pp P lực phanh lớn thiết kế là: Pp = P Lực bám thơng số để tính toán hệ thống phanh Yêu cầu Yêu cầu kỹ thuật: + Yêu cầu hiệu phanh: phải đạt thông số jpmax, Pp, Mp + Yêu cầu điều khiển: Sbđ, Pbđ Thường không đảm bảo khắc phục cường hoá Lực tác dụng lên bàn đạp phanh: Du lịch: 65 ~ 75 kG, Tải: 75 ~ 85 kG Hành trình cực đại bàn đạp phanh: Du lịch: 150 mm, Tải: 180 mm Phanh tay: lực phanh 35kG, hành trình 220mm Yêu cầu Yêu cầu đặc trưng: + Thời gian phanh ngắn độ chậm tác dụng t phải nhỏ t = t1 + t2 t1: chậm tác dụng người lái không can thiệp t2: chậm tác dụng dẫn động phanh + Quá trình phanh trình tiêu hao lượng, thời gian phanh ngắn thời gian truyền nhiệt từ cấu phải ngắn Yêu cầu chung: + Giá thành, công nghệ chế tạo, bền … Yêu cầu Chọn phương án thiết kế HTP Hệ thống phanh = Cơ cấu phanh + Dẫn động phanh Cơ cấu phanh: tạo Mp Dẫn động phanh: truyền dẫn điều khiển từ người lái 3a Cơ cấu phanh Ở ô tô thuờng dùng hai loại: + Phanh guốc + Phanh đĩa Nguyên lý chung dùng lực ma sát để phanh 3a Cơ cấu phanh So sánh phanh guốc phanh đĩa: Mặt tiếp xúc: Mặt cong Mặt phẳng Áp suất không Áp suất Mịn khơng Mịn t lớn t nhỏ Có thể cường hố Khơng có khả cường hố Khó hỏng Bề mặt ma sát dễ hỏng bụi Làm mát Làm mát tốt Trọng lượng lớn Trọng lượng bé -> Phanh guốc thường dùng cho xe tải vừa lớn Phanh đĩa dùng cho xe du lịch vận tốc cao 3a Cơ cấu phanh guốc Đối xứng qua trục, dẫn động khí nén 3b Dẫn động thủy khí kết hp Van phanh Bình khí Xả Bình chứa dầu Xi lanh Xi lanh bánh xe Máy nén khÝ Xi lanh b¸nh xe Trèng phanh Guèc phanh B¸nh xe trớc Bình chứa dầu Xi lanh Đờng khí Trống phanh Guốc phanh Đờng dầu Bánh xe sau 3b Chọn phương án thiết kế Tải trọng nhỏ: • Dẫn động thủy lực • Phanh đĩa Tải trọng lớn: • Dẫn động khí nén • Phanh guốc Thiết kế bố trí chung HTP Chủ yếu tính thơng số Việc thiết kế bố trí chung đơn giản Thông số momen phanh M’p1, M”p1, M’p2, M”p2 Do giá trị đối xứng nên tính cho bánh xe cầu Lập sơ đồ tổng quát phanh: Khi phanh, bỏ qua lực cản gió P, lực cản lăn Pf, jmax = g Thiết kế kỹ thuật HTP Thiết kế cấu phanh: Quá trình thiết kế ngược với trình hoạt động Hoạt động: Pbđ Cơ cấu phanh moment phanh Thiết kế: thơng số có trước moment phanh Pp1, Pp2 (cơ cấu phanh) dẫn động phanh lực bàn đạp Pbđ Thiết kế kỹ thuật HTP a Cơ cấu phanh đĩa Thông số bản: rng, rtr, góc ơm ma sát Tính tốn đơn giản, giống thiết kế ly hợp ma sát hai đĩa: P1 P2 Mp 2rms Kiểm tra bền ma sát: áp suất riêng p = P1/Fms [p] Kiểm tra nhiệt cấu phanh: Xét trình phanh ngặt, đĩa phanh khối lượng thu nhiệt Tính cơng nhiệt sinh lần phanh liên tiếp Thiết kế kỹ thuật HTP b Cơ cấu phanh guốc Cơ cấu đối xứng qua trục a), qua tâm b), cường hoá c) Về kết cấu, a) đơn giản (1 xy lanh), b) cần xy lanh, c) phức tạp Ứng dụng: • Đa số xe du lịch, tải nhỏ vận tốc cao: dùng b) • Xe tải lớn, vận tốc chậm: dùng a) • Trường hợp c) dùng cho xe thường xuyên lùi với vận tốc cao gặp , thường xe quân Thiết kế kỹ thuật HTP b Cơ cấu phanh guốc Cả ba loại có đặc điểm chung mặt tiếp xúc má phanh cong tính tốn giống + Sự phân bố áp lực lên má phanh: quy luật phân bố, phải đặt giả thiết (phân bố đều, phân bố quy luật hình sin) + Tính tốn lực đặt lên má phanh P, R, U + Xác định hình dạng, vị trí, bề rộng má phanh , góc ơm má phanh, … (xem SGK) Thiết kế kỹ thuật HTP c Thiết kế kết cấu tính bền Phương pháp thường dùng chọn trước kết cấu kiểm tra bền Liên kết ma sát vào guốc (đĩa) phanh: + Tán đinh tán: đơn giản, dễ tháo lắp, chiều dày làm việc ma sát bị hạn chế cho Mp lớn, tải lớn + Dán: chiều dày làm việc ma sát lớn khó tháo cho Mp nhỏ Tang trống, đĩa phanh: chọn theo khối lượng (khối lượng thu nhiệt thỏa mãn kiểm tra nhiệt) Với cấu phanh guốc, tang trống thu nhiệt, guốc khơng thu nhiệt Đĩa phanh có xẻ rãnh để thoát nhiệt Thiết kế kỹ thuật HTP Thiết kế dẫn động phanh: Có ba loại dẫn động phanh: khí, thủy lực, khí nén Cơ khí: • Ưu: đơn giản, dễ chế tạo, hiệu phanh cao, khơng có độ rơ (t nhỏ nhất) • Khuyết: khó cường hố, khó bố trí đường dây cáp phanh, khó cân chỉnh phanh Thủy lực: • Ưu: dễ cường hố, dễ bố trí, t nhỏ, lực phanh bánh • Khuyết: khả rị rỉ cao áp suất lớn (80 ~ 120 kg/cm2), tính ổn định kém, kết cấu phức tạp, bảo trì thường xuyên (châm dầu, thay dầu) Khí nén: • Ưu: dễ bố trí đường ống, cường hố tốt nhất, ổn định áp suất khí nén khơng cao (bình chứa kg/cm2, P cơng tác ~ kg/cm2) • Khuyết: kết cấu phức tạp, t lớn Thiết kế kỹ thuật HTP a Thiết kế dẫn động phanh thủy lực: Các thơng số bản: hành trình làm việc xy lanh H, xy lanh cơng tác h, đường kính xy lanh D, xy lanh cơng tác d, lực bàn đạp Pbđ, hành trình bàn đạp Pbđ Có Mp, tính được: P tính tốn dẫn động phanh, R tính tang trống, má phanh, U tính bền cho chốt Bài tốn: Tìm Pbđ, Sbđ Biết áp suất công tác p = 80 ~ 120 kG/cm2 tính đường kính xy lanh cơng tác d để thoả mãn lực phanh: d Pp p Thiết kế kỹ thuật HTP Có khe hở má phanh tang trống tính hành trình xy lanh công tác h (quan hệ cánh tay địn quay quanh chốt) Lưu luợng xy lanh = lưu luợng xy lanh công tác chọn D, tính H d D H 4 h Lực bàn đạp Pbđ, D lxl Pbd p lbd Hành trình bàn đạp Sbđ [Sbđ] Nếu Pbđ > [Pbđ] phải giảm D, H tăng, Sbđ tăng, phải kiểm tra lại Nếu Sbđ lớn phải cường hoá Thiết kế kỹ thuật HTP a Thiết kế dẫn động phanh khí nén: Yêu cầu: máy nén phải cung cấp đủ lưu lượng khí khoảng thời gian cho trước (phanh 10 lần liên tục) Bình chứa phải đủ bền, đủ lớn Khi có rơmoóc, rơmoóc phải phanh trước đầu kéo Khi nhả phanh, đầu kéo phải nhả trước rơmoóc Lực phanh: P = pkn x Sbauphanh Áp suất khí nén pkn = ~ kg/cm2 tính S, chọn bầu phanh Khi máy nén bị hư, bình chứa phải bảo đảm chứa khí đủ cho 10 lần phanh tiếp cần tính thể tích bình Áp suất tối đa bình nạp đầy pmax = ~ 10 kg/cm2 Sau lần phanh, áp suất lại p1 Thể tích bình Vb, phần thể tích khí đến bầu phanh: Pmax x Vb = p1(Vb+ Vphanh) = p2 (Vb + 2Vphanh) , … Thiết kế kỹ thuật HTP Lần phanh cuối phải thỏa mãn: áp suất bình pn pkn = ~ kg/cm2 Chú ý: Ở lần phanh đầu, p1, p2 lớn (8 kg/cm2) Nếu khơng có van phân phối mà nối trực tiếp đường truyền khí từ bình đến bầu phanh, áp suất cơng tác lớn gây bó cứng phanh lực phanh lớn lực bám Cần phải có van phân phối để điều chỉnh khí từ áp cao đến áp suất làm việc Bộ điều hịa lực phanh Kh«ng cã bé §H ¸p suÊt xi lanh b¸nh sau Cã bé §H Bộ điều hoà lực phanh áp suất xi lanh bánh tríc a Sơ đồ bố trí điều hịa lực phanh b Đặc tính điều hịa lực phanh Bộ điều hòa lực phanh Cấu tạo điều hòa lực phanh B - Thanh đàn hồi truyền tín hiệu tải trọng; - Đầu nối; Pittông điều hoà; Nắp; ng chặn; - Đầu nối; - Phớt làm kín; - Bạc đỡ chặn; - Lò xo; 10 - Phớt làm kín; 11 - Thân điều hoà; 12 - Xi lanh bánh xe sau; 13 - Bàn đạp phanh; 14 - Xi lanh chính; 15 - Xi lanh bánh xe trước ... Yêu cầu Chọn phương án thiết kế hệ thống phanh Thiết kế bố trí chung hệ thống phanh Thiết kế kỹ thuật hệ thống phanh Điều kiện làm việc Hệ thống phanh hệ thống đảm bảo an tồn cho xe, đánh giá thơng... phương án thiết kế HTP Hệ thống phanh = Cơ cấu phanh + Dẫn động phanh Cơ cấu phanh: tạo Mp Dẫn động phanh: truyền dẫn điều khiển từ người lái 3a Cơ cấu phanh Ở ô tô thuờng dùng hai loại: + Phanh. .. cấu phanh đĩa 3a Cơ cấu phanh đĩa – tự điều chỉnh 3a Cơ cấu phanh dừng Bố trí chung với phanh bánh xe Bố trí trục hộp số 3a Cơ cấu phanh dừng bánh xe 3a Cơ cấu phanh dừng hộp số 3a Cơ cấu phanh