tính toán hệ thống phanh ô tô có trọng lượng khi đầy tải là 17000 kg

Đồ án tốt nghiệp LỜI NÓI ĐẦU Trong bất kỳ thời đại nào, dù là nước phát triển hay chưa phát triển thì giao thông vận tải luôn có tầm quan trọng hàng đầu đối với nhiều lĩnh vực, nhất là lĩnh vực kinh tế, ngày nay các phương tiện giao thông không ngừng đổi mới, phát triển theo hướng ngày càng hiện đại để thoả mãn nhu cầu sử dụng ngày càng cao của con người. Trong các loại phương tiện giao thông hiện có trên thế giới ô tô luôn có tầm quan trọng hàng đầu và thu hút được nhiều nhà khoa học đầu tư nghiên cứu. Việc nghiên cứu được thực hiện với tất cả các hệ thống trên ô tô. Trong phạm vi đề tài được giao, bài viết này chỉ đề cập đến việc tính toán hệ thống phanh ô tô có trọng lượng khi đầy tải là 17000 kg. Trên ôtô hệ thống phanh là một bộ phận quan trọng nhất. Phanh có đảm bảo thì người lái mới có thể an toàn khi đi ở tốc độ cao, điều đó góp phần nâng cao hiệu quả khai thác ô tô, nâng cao được an toàn cho người lái và các phương tiện khai thác khi xe chuyển động trên đường.Do tầm quan trọng của hệ thống phanh cho nên mục đích của việc tính toán kiểm tra hệ thống phanh ô tô sau cải tạo là nhằm giải quyết các vấn đề trên. Do trình độ cũng như điều kiện và thời gian còn hạn chế, mặt khác đây là lần đầu tiên tiếp xúc với một khối lượng kiến thức tương đối sâu và rộng nên chắc chắn không tránh khỏi sai sót: Em kính mong nhận được sự chỉ bảo cũng như sự phê bình của các thầy cô giáo trong ngành và các bạn đồng nghiệp để em được mở rộng kiến thức và hiểu sâu hơn về đề bài này. Em xin chân thành cảm ơn. Sinh viên Trần Xuân Tiến 1 Trần Xuân Tiến Đồ án tốt nghiệp PHẦN 1: MỞ ĐẦU 1. CÔNG DỤNG, PHÂN LOẠI VÀ YÊU CẦU Hệ thống phanh có chức năng giảm tốc độ chuyển động của xe tới vận tốc chuyển động nào đó, dừng hẳn hoặc giữ xe đỗ ở một vị trí nhất định. Đối với ôtô hệ thống phanh là một trong những cụm quan trọng nhất, bởi vì nó bảo đảm cho ôtô chạy an toàn ở tốc độ cao, do đó có thể nâng cao được năng suất vận chuyển. Hệ thống phanh gồm có cơ cấu phanh để hãm trực tiếp tốc độ góc của các bánh xe hoặc một trục nào đấy của hệ thống truyền lực và truyền động phanh để dẫn động cơ cấu phanh. Trên ôtô sự phanh xe được tiến hành bằng cách tạo ma sát giữa phần quay và phần đứng yên của các cụm liên kết với bánh xe: giữa tang trống với má phanh hoặc đĩa phanh với má phanh. Quá trình ma sát trong các cơ cấu phanh dẫn tới mài mòn và nung nóng các chi tiết ma sát, nếu không xác định kịp thời và tiến hành hiệu chỉnh thì có thể dẫn tới làm giảm hiệu quả phanh. Hư hỏng trong hệ thống phanh thường kèm theo hậu quả nghiêm trọng, làm mất tính an toàn chuyển động của ôtô. Các hư hỏng rất đa dạng và phụ thuộc vào kết cấu hệ thống phanh. Có nhiều cách phân loại hệ thống phanh. a. Theo công dụng - Hệ thống phanh chính (phanh chân); - Hệ thống phanh dừng (phanh tay); - Hệ thống phanh chậm dần (phanh bằng động cơ, thủy lực hoặc điện từ). b. Theo kết cấu của cơ cấu phanh - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh guốc; - Hệ thống phanh với cơ cấu phanh đĩa. 2 Trần Xuân Tiến Đồ án tốt nghiệp c. Theo dẫn động phanh - Hệ thống phanh dẫn động cơ khí; - Hệ thống phanh dẫn động thủy lực; - Hệ thống phanh dẫn động khí nén; - Hệ thống phanh dẫn động kết hợp khí nén-thủy lực; - Hệ thống phanh dẫn động điện; - Hệ thống phanh dẫn động có cường hóa. d. Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh Theo khả năng điều chỉnh mômen phanh ở cơ cấu phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ điều hòa lực phanh. e. Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh Theo khả năng chống bó cứng bánh xe khi phanh chúng ta có hệ thống phanh với bộ chống hãm cứng bánh xe (hệ thống ABS). Hệ thống phanh cần bảo đảm các yêu cầu sau: Quãng đường phanh ngắn nhất khi phanh đột ngột trong trường hợp nguy hiểm. Muốn có quãng đường ngắn nhất thì phải đảm bảo gia tốc chậm dần cực đại; Phanh êm dịu trong bất kì mọi trường hợp để đảm bảo sự ổn định của ôtô khi phanh; Điều khiển nhẹ nhàng, nghĩa là lực tác dụng lên bàn đạp hay đòn điều khiển không lớn; Dẫn động phanh có độ nhạy cao; Đảm bảo việc phân bố mômen phanh trên các bánh xe phải theo quan hệ sử dụng hoàn toàn trọng lượng bám khi phanh với bất kì cường độ nào; Không có hiện tượng tự xiết khi phanh; Cơ cấu phanh thoát nhiệt tốt; 3 Trần Xuân Tiến Đồ án tốt nghiệp Giữ được tỉ lệ thuận giữa lực trên bàn đạp hoặc đòn điều khiển với lực phanh trên bánh xe; Có hệ số ma sát giữa phần quay và má phanh cao và ổn định trong điều kiện sử dụng; Có khả năng phanh ôtô khi đứng trong thời gian dài. 2. KẾT CẤU CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Hệ thống phanh trên ôtô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay thường gọi là phanh chân) và phanh dừng (phanh truyền lực hay thường gọi là phanh tay). Sở dĩ phải làm cả phanh chính và phanh dừng là để đảm bảo an toàn khi ôtô chuyển động.Phanh chính và phanh dừng có thể có cơ cấu phanh và truyền động phanh hoàn toàn riêng rẽ hoặc có thể có chung cơ cấu phanh (đặt ở bánh xe) nhưng truyền động hoàn toàn riêng rẽ. Truyền động phanh của phanh dừng thường dùng là loại cơ khí. Phanh chính thường dùng truyền động thuỷ lực – gọi là phanh dầu hoặc truyền động loại khí nén – gọi là phanh khí. Khi dùng phanh dầu thì lực tác dụng lên bàn đạp phanh sẽ lớn hơn so với phanh khí, vì lực này là để sinh ra áp suất của dầu trong hệ thống phanh, còn ở phanh khí lực này chỉ cần thắng lực cản lò xo để mở van phân phối của hệ thống phanh. Vì vậy phanh dầu chỉ nên dùng ở ôtô du lịch, vận tải cỡ nhỏ và trung bình vì ở các loại ôtô này mômen phanh ở các bánh xe bé, do đó lực trên bàn đạp cũng bé. Ngoài ra phanh dầu thường gọn gàng hơn phanh khí vì nó không có các bầu chứa khí kích thước lớn và độ nhạy khi phanh tốt, cho nên bố trí nó dễ dàng và sử dụng thích hợp với các ôtô kể trên. Phanh khí thường sử dụng trên ôtô vận tải trung bình và lớn. Ngoài ra các loại ôtô vận tải trung bình và lớn còn dùng hệ thống phanh thuỷ khí. Dùng hệ thống phanh này ta có thể kết hợp ưu điểm của phanh khí và phanh dầu là lực bàn đạp phanh nhỏ, độ nhậy tốt, tạo ra mômen phanh lớn. 4 Trần Xuân Tiến Đồ án tốt nghiệp 3. CẤU TẠO CHUNG CỦA HỆ THỐNG PHANH Cấu tạo chung của hệ thống phanh trên ôtô được mô tả trên hình 1.1. Từ sơ đồ cấu tạo, chúng ta thấy hệ thống phanh bao gồm hai phần chính: Cơ cấu phanh: Cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe nhằm tạo ra mômen hãm trên bánh xe khi phanh ôtô. Dẫn động phanh: Dẫn động phanh dùng để truyền và khuếch đại lực điều khiển từ bàn đạp phanh đến cơ cấu phanh. Tùy theo dạng dẫn động: cơ khí, thủy lực, khí nén hay kết hợp thủy – khí mà trong dẫn động phanh có thể bao gồm các phần tử khác nhau. Ví dụ dẫn động cơ khí thì dẫn động phanh bao gồm bàn đạp và các thanh, đòn cơ khí. Nếu là đẫn động thủy lực thì dẫn động phanh bao gồm: bàn đạp, xi lanh chính (tổng phanh), xi lanh công tác (xi lanh bánh xe) và các ống dẫn. 4. CƠ CẤU PHANH 5 Trần Xuân Tiến Hình 1.1 Hệ thống phanh trên ôtô Đồ án tốt nghiệp 4.1. Kết cấu chung Kết cấu cơ cấu phanh dùng trên ôtô tùy thuộc bởi vị trí đặt nó (phanh ở bánh xe hoặc ở truyền lực), bởi loại chi tiết quay và chi tiết tiến hành phanh. Cơ cấu phanh ở bánh xe thường dùng loại guốc và gần đây sử dụng nhiều loại đĩa. 4.2. Cơ cấu phanh guốc (phanh trống) a. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục Cơ cấu phanh đối xứng qua trục (có nghĩa gồm hai guốc phanh bố trí đối xứng qua đường trục thẳng đứng) được thể hiện trên hình 1.2. Trong đó sơ đồ hình 1.2.a là loại sử dụng cam ép để ép guốc phanh vào trống phanh; sơ đồ hình 1.2.b là loại sử dụng xi lanh thủy lực để ép guốc phanh vào trống phanh. Cấu tạo chung của cơ cấu phanh loại này là hai chốt cố định có bố trí bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh ở phía dưới, khe hở phía trên được điều chỉnh bằng trục cam ép (hình 1.2.a) hoặc bằng cam lệch tâm (hình 1.2.b). b. Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm 6 Trần Xuân Tiến a b Hình 1.2 Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua trục Đồ án tốt nghiệp Cơ cấu phanh guốc đối xứng qua tâm được thể hiện trên hình 1.3. Sự đối xứng qua tâm ở đây được thể hiện trên mâm phanh cùng bố trí hai chốt guốc phanh, hai xi lanh bánh xe, hai guốc phanh hoàn toàn giống nhau và chúng đối xứng với nhau qua tâm. Mỗi guốc phanh được lắp trên một chốt cố định ở mâm phanh và cũng có bạc lệch tâm để điều chỉnh khe hở phía dưới của má phanh với trống phanh. Một phía của pittông luôn tì vào xi lanh bánh xe nhờ lò xo guốc phanh. Khe hở phía trên giữa má phanh và trống phanh được điều chỉnh bằng cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở lắp trong pittông của xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại đối xứng qua tâm thường có dẫn động bằng thủy lực và được bố trí ở cầu trước của ôtô du lịch hoặc ôtô tải nhỏ. c. Cơ cấu phanh guốc loại bơi Có nghĩa là guốc phanh không tựa trên một chốt quay cố định mà cả hai đều tựa trên mặt tựa di trượt. Có hai kiểu cơ cấu phanh loại bơi: loại hai mặt tựa tác dụng đơn (hình 1.4.a); loại hai mặt tựa tác dụng kép (hình 1.4.b). 7 Trần Xuân Tiến Đồ án tốt nghiệp - Loại hai mặt tựa tác dụng đơn: Ở loại này một đầu của guốc phanh được tựa trên mặt tựa di trượt trên phần vỏ xi lanh, đầu còn lại tựa vào mặt tựa di trượt của pittông. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. - Loại hai mặt tựa tác dụng kép: Ở loại này trong mỗi xi lanh bánh xe có hai pittông và cả hai đầu của mỗi guốc đều tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ. d. Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hóa (hình 1.5.a); cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép (hình 1.5.b). - Cơ cấu phanh tự cường hoá tác dụng đơn: Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn có hai đầu của hai guốc phanh được liên kết với nhau qua hai mặt tựa di trượt của một cơ cấu điều chỉnh di động. Hai đầu còn lại của hai guốc phanh thì một được tựa vào mặt tựa di trượt trên vỏ xi lanh bánh xe còn một thì tựa vào mặt tựa di trượt của pittông xi lanh bánh xe. Cơ cấu điều chỉnh dùng để điều chỉnh khe hở giữa má phanh và trống phanh của cả hai guốc phanh. Cơ cấu phanh loại này thường được bố trí ở các bánh xe trước của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình. 8 Trần Xuân Tiến Hình 1.4 Cơ cấu phanh guốc loại bơi Hình 1.5 Cơ cấu phanh guốc loại tự cường hoá Đồ án tốt nghiệp Cơ cấu phanh guốc tự cường hóa có nghĩa là khi phanh bánh xe thì guốc phanh thứ nhất sẽ tăng cường lực tác dụng lên guốc phanh thứ hai. Có hai loại cơ cấu phanh tự cường hóa: cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng đơn - Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép: Cơ cấu phanh tự cường hóa tác dụng kép có hai đầu của hai guốc phanh được tựa trên hai mặt tựa di trượt của hai pittông trong một xi lanh bánh xe. Cơ cấu phanh loại này được sử dụng ở các bánh xe sau của ôtô du lịch và ôtô tải nhỏ đến trung bình. 4.3. Cơ cấu phanh đĩa Cơ cấu phanh dạng đĩa có các dạng chính và kết cấu trên hình 1.6. Các bộ phận chính của cơ cấu phanh đĩa bao gồm: - Một đĩa phanh được lắp với moayơ của bánh xe và quay cùng bánh xe; - Một giá đỡ cố định trên dầm cầu trong đó có đặt các xi lanh bánh xe; 9 Trần Xuân Tiến a) loại giá đỡ cố định b) loại giá đỡ di động Hình 1.6 Kết cấu của cơ cấu phanh đĩa Đồ án tốt nghiệp - Hai má phanh dạng phẳng được đặt ở hai bên của đĩa phanh và được dẫn động bởi các pittông của các xi lanh bánh xe; Có hai loại cơ cấu phanh đĩa: loại giá đỡ cố định và loại giá đỡ di động. - Loại giá đỡ cố định (hình 1.6.a): Loại này, giá đỡ được bắt cố định trên dầm cầu. Trên giá đỡ bố trí hai xi lanh bánh xe ở hai đĩa của đĩa phanh. Trong các xi lanh có pittông, mà một đầu của nó luôn tì vào các má phanh. Một đường dầu từ xi lanh chính được dẫn đến cả hai xi lanh bánh xe. - Loại giá đỡ di động (hình 1.6.b): Ở loại này giá đỡ không bắt cố định mà có thể di trượt ngang được trên một số chốt bắt cố định trên dầm cầu.Trong giá đỡ di động người ta chỉ bố trí một xi lanh bánh xe với một pittông tì vào một má phanh. Má phanh ở phía đối diện được gá trực tiếp lên giá đỡ. 4.4. Cơ cấu phanh dừng Phanh dừng được dùng để dừng (đỗ xe) trên đường dốc hoặc đường bằng. Nói chung hệ thống phanh này được sử dụng trong trường hợp ôtô đứng yên, không di chuyển trên các loại đường khác nhau. Về cấu tạo phanh dừng cũng có hai bộ phận chính đó là cơ cấu phanh và dẫn động phanh. - Cơ cấu phanh có thể bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí trên trục ra của hộp số. - Dẫn động phanh của hệ thống phanh dừng hầu hết là dẫn động cơ khí được bố trí và hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, vì vậy còn gọi là phanh tay. 10 Trần Xuân Tiến [...]... nhit trng phanh khi phanh vi vn tc V 1 = 30 km/h = 8,33 m/s, V2 = 0 (km/h) khụng quỏ 150 t0 : tng nhit ca trng phanh so vi mụi trng khụng khớ G: Trng lng ton b ca ụ tụ khi y ti G = 17000 kg C: Nhit rung riờng ca trng phanh lm bng gang C = 500 j /kg. = 50 KGm /kg. mt: khi lng cỏc trng phanh v cỏc chi tit b nung núng mt = m(V12 V22 ) 17000( 8,332 0) = = 78, 07 (kg ) 2.15.C 2.15.500 Trờn thc t khi lng... thng phanh du l cỏc bỏnh xe c phanh cựng mt lỳc vỡ ỏp sut trong ng ng ch bt u tng lờn khi tt c cỏc mỏ phanh ộp sỏt vo trng phanh khụng ph thuc vo ng kớnh xi lanh lm vic v khe h gia trng phanh v mỏ phanh Hỡnh 1.8 S h thng dn ng thy lc 5.2 Dn ng phanh chớnh bng khớ nộn Phanh khớ s dng nng lng ca khớ nộn tin hnh phanh, ngi lỏi khụng cn mt nhiu lc iu khin phanh m ch cn thng lc lũ xo van phõn phi iu khin... thc mỏ phanh i vi phanh guc, kớch thc mỏ phanh c xỏc nh da trờn cỏc iu kin: Cụng ma sỏt riờng; ỏp sut lờn b mt mỏ phanh; T s p; Ch lm vic ca c cu phanh 26 Trn Xuõn Tin ỏn tt nghip 1 Cụng ma sỏt riờng Khi phanh ụtụ ang chuyn ng vi vn tc V 0 cho ti khi dng hn (V=0) thỡ ton b ng nng ca ụtụ cú th c coi l ó chuyn thanh cụng ma sỏt L ti cỏc c cu phanh: L= G.V02 2g Vi: G = 15305 (kg) l trng lng ụtụ khi y... b trớ chung ca c cu phanh dng 5 DN NG PHANH 5.1 Dn ng phanh chớnh bng thy lc phanh du lc tỏc dng t bn p lờn c cu phanh qua cht lng (cht lng c coi nh khụng n hi khi ộp) S lm vic ca phanh du da trờn nguyờn lý ca thy lc tnh hc Nu tỏc dng lờn bn p phanh thỡ ỏp sut truyn n cỏc xi lanh lm vic s nh nhau Lc trờn cỏc mỏ phanh ph thuc vo ng kớnh pittụng cỏc xi lanh lm vic Mun cú mụmen phanh cỏc bỏnh xe trc... THIT K TNH TON CC C CU PHANH CU TRC V CU SAU Qua quỏ trỡnh phõn tớch chng 1 v tng quan h thng phan, i vi h thng phanh xe ụ tụ ti nh ( ton ti 2410 kg) ta chn h thng phanh tang trng, dn ng thy lc 2.1 Xỏc nh mụ men sinh ra cỏc c cu phanh P J Z 1 O 1 G h g Z O a b 2 2 L Hỡnh 2.1.S cỏc lc tỏc dng lờn ụtụ khi phanh 15 Trn Xuõn Tin ỏn tt nghip Lc phanh ti bỏnh xe t c giỏ tr ln nht khi bỏnh xe bt u trt lt,... phanh bng phng phỏp ha Guc phanh phi chu 3 lc: 19 Trn Xuõn Tin ỏn tt nghip Lc P do dn ng sinh ra, c th l do pittụng ca xi lanh cụng tỏc t trong c cu phanh to ra Phng, chiu v im t ca lc ny c xỏc nh theo kt cu ca c cu phanh Phn lc U t cht phanh tỏc dng lờn guc phanh, im t ca lc ny c coi l t ti tõm quay ca guc phanh O1, tuy nhiờn phng chiu v ln thỡ cha bit Phn lc R ca trng phanh tỏc dng lờn mỏ phanh. .. 1 max g 2L g a rbx G trng lng ton b ca ụtụ khi y ti, G = 170000 (KG) ; a, b, hg to trng tõm ca ụtụ (mm); G.b = G '' - trng lng tnh trờn cu trc; L G.a = G '' - trng lng tnh lờn cu sau; L G.b G ''.L 5500.6000 = G '' b = = = 1940 mm L G 17000 G.a G '.L 11500.6000 = G' a = = = 4060 mm L G 17000 jmax - gia tc chm dn cc i ca ụtụ khi phanh, khi thit k ly J max = 5,5 (m/s2) : h s bỏm ca bỏnh xe... ca ụtụ khi y ti phõn ra trc truc l G v trc sau l G thỡ ta cú th tớnh toỏn ngay mụmen phanh sinh ra mi c cu phanh mt bỏnh xe trc l: M 'p = m1 ì G ' rbx 2 m1 _ l h s phõn b li ti trng cu trc khi phanh: m1 = 1 + j max ì hg g ìb = 1+ j max ì hg L ì G1 g G Vi: hg chiu cao trng tõm ca ụtụ, hg= 1,0(m) => ' => M p = m1 = 1 + 5,5 ì1, 0 1, 28 6, 0 ì 5500 9,81 17000 1, 28 ì 5500 0, 6 ì 0, 472 996,9 (kG. m)... cu phanh: L= G.V02 2g Vi: G = 15305 (kg) l trng lng ụtụ khi y ti; V0= 50 (km/h) = 13,89(m/s) l tc ca ụtụ khi bt u phanh Gi tng din tớch cỏc mỏ phanh l A ta cú: m A = 0i rt bi i =1 Vi: m s lng mỏ phanh, m = 8; ừoi gúc ụm ca mỏ phanh th i; rt bỏn kớnh trng phanh, rt = 200 (mm) bi chiu rng mỏ phanh th i, qua o c xe tham kho ta cú b t= 140 (mm); bs= 150 (mm) A = 2 [( ] ) 3,14 118 + 76 0 ì 140 + (120... ỏp sut trờn b mt mỏ phanh nm trong gii hn cho phộp * Kim tra nhit tang trng trong quỏ trỡnh phanh Trong quỏ trỡnh phanh ng nng ca ụtụ chuyn thnh nhit nng trng hanh v mt phn thoỏt ra ngoi khụng khớ S tng nhit trng phanh l: 2 2 t G V1 V2 ( ) = m C.t 0 + F k dt t t t g 2 0 Trong trng hp phanh ngt, thi gian phanh rt ngn nờn lng nhit ta ra ngoi khụng khớ rt nh, cú th b qua c, vy khi ú ta cú: G (V12 . các hệ thống trên ô tô. Trong phạm vi đề tài được giao, bài viết này chỉ đề cập đến việc tính toán hệ thống phanh ô tô có trọng lượng khi đầy tải là 17000. HỆ THỐNG PHANH Hệ thống phanh trên tô gồm có phanh chính (phanh bánh xe hay thường gọi là phanh chân) và phanh dừng (phanh truyền lực hay thường gọi là