Thiết kế hệ thống phanh trên xe tải

GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh LỜI NÓI ĐẦU Hiện nay, công cuộc công nghiệp hoá và hiện đại hoá đất nước ta đang phát triển với tốc độ ngày càng mạnh mẽ và yêu cầu về cơ khí hoá ngày càng phát triển. Trong đó, việc sử dụng các phương tiện vận tải ôtô là một nhu cầu không thể thiếu được, góp phần thúc đẩy sự phát triển chung của Đất nước. Đi đôi với việc sử dụng các phương tiện vận tải ôtô việc kiểm tra và thẩm định chất lượng xe là một yêu cầu rất quan trọng để đánh giá chất lượng xe cũng như kiểm tra các hệ thống an toàn trên xe cho người sử dụng. Đối với ô tô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó đảm bảo cho ô tô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển. Nhưng yêu cầu về an toàn cũng phải rất cao vì vậy em chọn đề tài tốt nghiệp: Thiết kế hệ thống phanh trên xe tải Sau quá trình làm việc, nghiên cứu cùng với sự hướng dẫn nhiệt tình của Thầy giáo: Nguyễn Văn Bang, đến nay đồ án của em đã được hoàn thành. Tuy nhiên do điều kiện thời gian và kiến thức lý thuyết cũng như thực tế còn hạn chế cho nên trong quá trình tính toán thiết kế không tránh khỏi những nhược điểm. em rất mong được sự chỉ bảo tận tình của các Thầy để đồ án của em được hoàn thiện hơn. Nhân đây, em xin chân thành cảm ơn các Thầy giáo trong bộ môn ô tô và Thầy giáo Nguyễn Văn Bang đã tận tình giúp đỡ em hoàn thành thiết kế môn học của mình. Sinh viên thực hiện Hoàng Danh Quyền SVTH: Hoàng Danh Quyền 1 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh CHƯƠNG 1 : LỰA CHON PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ Với yêu cầu trên ta lựa chọn hệ thống phanh tang trống cho cả 4 bánh xe, dẫn động phanh thủy lực trợ lực chân không.Hệ thống được chọn gồm: Cơ cấu phanh: +Cơ cấu phanh trước:cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua tâm điều khiển guốc phanh bằng xy lanh thủy lực. +Cơ cấu phanh sau:cơ cấu phanh tang trống đối xứng qua trục điều khiển guốc phanh bằng xy lanh thủy lực. Dẫn động phanh: Dẫn động phanh được lựa chọn là dẫn động phanh thủy lực hai dòng Trợ lực phanh: Hệ thống phanh sử dụng bầu trợ lực chân không đơn dạng màng nhằm trợ lực thêm cho người lái,nâng cao hiệu quả phanh. SVTH: Hoàng Danh Quyền 2 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh CHƯƠNG 2: PHÂN TÍCH KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG PHANH Xe con có tính năng cơ động cao, phù hợp với địa hình, nhu cầu chuyên trở trong thành phố và đô thị ở nước ta hiện nay. Trên xe được trang bị hệ thống phanh thủy lực,trợ lực chân không cơ cấu phanh thuộc loại guốc tang trống, được đặt tất cả ở các bánh xe dùng để hãm trực tiếp tốc độ góc của bánh xe quá trình phanh. 2.1. SƠ ĐỒ BỐ TRÍ CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH CÔNG TÁC: a) Sơ đồ hệ thống: 1 9 8 7 6 5 4 12 3 2 11 13 10 Hình 2.1: Sơ đồ bố trí hệ thống phanh công tác. 1- Bình dầu phanh; 2- Trợ lực phanh; 3- Bàn đạp phanh; 4- Xy lanh bánh xe; 5- Piton bánh xe; 6- Guốc phanh; 7- Má phanh; 8- Trống phanh; 9- Lò xo; 10- Bộ điều hòa lực phanh; 11- Đường dầu tới cơ cấu phanh phía sau; 12- Xy lanh phanh chính; 13- Đường dầu tới cơ cấu phanh phía trước; SVTH: Hoàng Danh Quyền 3 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh 2.2. KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHANH: Cơ cấu phanh là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc của bánh xe ôtô. Trên hình 2.1 mô tả cơ cấu phanh trước và sau thuộc loại tang trống nối với guốc. Có ưu điểm tạo được lực phanh lớn, ngoài ra với cách bố trí như vậy tạo ra sự vận hành hệ thống dễ dàng với lực đạp thấp, tạo ra được sự cân bằng từ trước ra sau. 2.2.1. KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHANH BÁNH TRƯỚC. a) Kết cấu: Hình 2.2: Kết cấu của cơ cấu phanh bánh trước. 1- Đường dầu; 2- Van xả khí; 3- Xy lanh phanh bánh xe; 4- Má phanh; 5- Vành chắn bụi; 6- Vòng thép đàn hồi; 7- Piston xy lanh bánh xe; 8- Lò xo trả về; 9- Guốc phanh; 10- Đai ốc hãm; 11- Đệm lệch tâm; 12- Chốt cố định; 13- Mâm phanh; 2.2.2. KẾT CẤU CỦA CƠ CẤU PHANH BÁNH SAU. SVTH: Hoàng Danh Quyền 4 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX 10 11 B-B A-A B B 2 3 4 6 7 8 12 9 A 1 13 A 5 9 8 7 6 543 18 17 16 15 13 12 11 10 D A B a - a E d - d 19 D A B C C C - C B - B E 2 1 14 GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh a) Kết cấu: Hình 2.3: Kết cấu của cơ cấu phanh bánh sau. 1- Mâm phanh(đĩa tỳ); 2- Vít xả khí; 3- Guốc phanh; 4- Má phanh; 5- Cần nối kiểu con lắc của hệ thống phanh dừng; 6- Nắp bảo vệ;7- Lò xo đàn hồi của piston xy lanh bánh xe; 8- Vòng thép đàn hồi; 9- Piston xy lanh bámh xe; 10- Xy lanh bánh xe; 11- Lò xo trả về; 12- Thanh đẩy; 13- Cần dẫn động (đòn bẩy) của cơ cấu phanh dừng; 14- Cơ cấu điều chỉnh; 15- Chốt tựa; 16- Đệm lệch tâm; 17- Đai ốc hãm; 18- Đệm lệch tâm của bộ điều chỉnh; 19- Má dẫn hướng. Trên hình 2.3 giới thiệu kết cấu phanh sau. SVTH: Hoàng Danh Quyền 5 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh 2.3. KẾT CẤU CỦA HỆ THỐNG DẪN ĐỘNG PHANH: Dẫn động phanh là một hệ thống các chi tiết truyền lực tác dụng từ bàn đạp đến cơ cấu phanh và làm cho các guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh. Dẫn động phanh bao gồm: Xy lanh phanh chính, trợ lực phanh, bộ điều hòa lực phanh chính. 2.3.1 KẾT CẤU CỦA XY LANH PHANH CHÍNH: Xy lanh phanh chính kiểu tác dụng độc lập điều khiển hệ thống phanh thuỷ lực hai nhánh. Được thiết kế sao cho nếu một nhánh bị hỏng thì nhánh kia vẫn hoạt động để tạo ra một lực phanh tối thiểu, là một trong những thiết bị an toàn quan trọng của ô tô. a) Kết cấu: Xy lanh phanh chính có nhiệm vụ sinh ra áp suất cần thiết và đảm bảo lượng dầu cung cấp cho toàn bộ hệ thống. Xy lanh phanh chính gồm có: 14 13 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 19 18 17 16 15 A AA A Hình 2.4: Sơ đồ kết cấu xy lanh phanh chính. 1- Piston số 1; 2- Cửa vào; 3- Cửa bù; 4- Lò xo hồi số; 5- Cốc chặn lò xo; SVTH: Hoàng Danh Quyền 6 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh 6- Piston số2; 7- Bu lông hãm; 8- Lò xo hồi số 2; 9- Cửa ra đến xy lanh phanh bánh trước; 10- Xy lanh chính; 11- Lò xo van; 12- Lưỡi gà; 13- Nút cửa ra; 14- Bầu lọc khí; 15- Bình chứa dầu; 16- Cửa ra đến xy lanh phanh bánh sau; 17- Cúp ben; 18- Lỗ piston; 19- Cần đẩy. 2.3.2 KẾT CẤU CỦA TRỢ LỰC PHANH: Bộ phận trợ lực (khuếch đại công suất) làm giảm lực tác động của người lái lên bàn đạp nhưng vẫn duy trì được cảm giác và độ nhạy như phanh không trợ lực. Vị trí đặt bộ trợ lực thường được đặt giữa bàn đạp phanh và xy lanh phanh chính. a) Kết cấu trợ lực phanh:Trợ lực phanh có cấu tạo như hình 2.5: 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 13 12 15 16 17 18 19 20 11 14 a b Hình 2.5: Sơ đồ kết cấu trợ lực phanh. 1- Thân trợ lực; 2- Màng; 3- Piston trợ lực; 4- Thân van không khí; 5- Van chân không; 6- van khí; 7- lò xo van điều khiển; 8- lò xo hồi vị van khí; 9- Bộ lọc khí; SVTH: Hoàng Danh Quyền 7 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh CHƯƠNG 3. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH Dựa trên nhiệm vụ được giao "THIẾT KẾ HỆ THỐNG PHANH TRÊN XE Ô TÔ KHÁCH ” với các thông số ban đầu như sau: TT Thông số Đơn vị Trị số 1 Chiều cơ sở (L) mm 3700 2 Trọng lượng phân bố lên cầu trước (G a1 ) KG 1810 3 Trọng lượng phân bố lên cầu sau (G a2 ) KG 5590 4 Tọa độ trọng tâm (h g ) mm 1000 5 Loại cơ cấu phanh Tang trống 6 Loại dẫn động phanh Thủy lực chân không 7 Loại lốp inch (8,25 - 20) Hệ thống phanh đảm bảo chức năng an toàn khi ô tô chuyển động, nhờ đó mà có thể nâng cao được năng suất vận chuyển của ô tô. Hệ thống phanh bao gồm: - Cơ cấu phanh: Là bộ phận trực tiếp làm giảm tốc độ góc quay của bánh xe nhờ tạo nên ma sát nhân tạo. SVTH: Hoàng Danh Quyền 8 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh - Dẫn động phanh: Là một hệ thống các chi tiết truyền lực từ bàn đạp đến cơ cấu phanh, làm cho guốc phanh bung ra nhằm thực hiện quá trình phanh. Vì vậy khi tiến hành thiết kế hệ thống phanh cần phải tính toán thiết kế cơ cấu phanh, sau đó lấy kết quả tính toán đó làm cơ sở để tiến hành thiết kế dẫn động phanh. 3.1. Tính toán và thiết kết cơ cấu phanh 3.1.1. Xác định mô men cần thiết sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh ở cầu trước và cầu sau Theo công thức (1.1 và 1.2 Trong sách TKHTP ĐHBK ) ta có. *) Đối với mỗi cơ cấu phanh cầu trước: M ct1 = L G .2 (b + . g h ϕ ).ϕ . r bx (3 - 1). *) Đối với mỗi cơ cấu phanh cầu sau: M ct2 = L G .2 (a - . g h ϕ ).ϕ . r bx (3 - 2). Trong đó: G -Trọng lượng toàn bộ của ô tô khi đầy tải. L-Chiều dài cơ sở của ô tô (L = 3700 mm). g-Gia tốc trọng trường (g = 9,81 m/s 2 ). h g -Chiều cao trọng tâm của ô tô khi đầy tải. Với xe thiết kế thì có h g = 1000(mm) a - Khoảng từ trọng tâm đến cầu trước. b - Khoảng từ trọng tâm đến cầu sau. ϕ - Hệ số bám bánh xe với mặt đường và có (ϕ = 0,6 ÷ 0,8), chọn ϕ = 0,7 . r bx - Bán kính lăm của bánh xe. *) Các tính toán khác: - Trọng lượng của ô tô khi đầy tải: SVTH: Hoàng Danh Quyền 9 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX GVHD: Nguyễn Văn Bang ThiÕt kÕ hÖ thèng phanh G = G a1 + G a2 = 1810 + 5590 = 7400 (KG) - Bán kính lăn của bánh xe: + Theo ( LT Ô TÔ ) ta có: r bx = λ . r 0 Trong đó: λ - Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp. Chọn loại lốp có áp suất thấp (λ = 0,93 ÷ 0,935), chọn λ = 0,93 r 0 - Bán kích thiết kế và được xác định theo công thức. r 0 = ( B + 2 d ) . 25,4 = ( 8,25 + 2 20 ) . 25,4 = 463,55 (mm). Suy ra: r bx = λ . r 0 = r bx = 0,93 . 463,55 ≈ 431,10 (mm ) - Khoảng cách từ tâm cầu trước và cầu sau đến trọng tâm ô tô. + Khoảng từ trọng tâm đến cầu trước: a = G LG a . 2 = 5590.3700 7400 = 2795 (mm). + Khoảng từ trọng tâm đến cầu sau: b = L -a = 3700-2795 = 905 (mm). Thay các giá trị dưới đây vào công thức (3-1) và (3-2). G = 7400 (KG) a = 2,795 (m) L = 3,7 (m) g = 9,81 ( m/s 2 ) b = 0,905 (m) ϕ = 0,7 r bx = 0,43 (m) hg = 1,0 (m) Ta xác định được mô men cần thiết sinh ra ở cơ cấu phanh ở mỗi cầu: +) Đối với mỗi cơ cấu phanh cầu trước: M ct1 = 7400 2.3,7 .(0,905 +0,7.1,0).0,7. 0,43 = 483,11 (KG.m) +) Đối với mỗi cơ cấu phanh cầu sau: M ct2 = 7400 2.3,7 . (2,795 -0,7.1,0). 0,7.0,43 = 630,6 (KG.m) SVTH: Hoàng Danh Quyền 10 Lớp: Cơ Khí ô tô A-K14 TX