NGHIÊN CỨU PHANH ĐIỆN TỪ TRÊN Ô TÔ

TRƯỜNG ĐẠI HỌC CÔNG NGHIỆP HÀ NỘI KHOA CÔNG NGHỆ Ô TÔ - - ĐỒ ÁN CHUN NGÀNH KĨ THUẬT Ơ TƠ TÌM HIỂU, NGHIÊN CỨU PHANH ĐIỆN TỪ TRÊN Ô TÔ Giảng viên hướng dẫn: TS Bùi Văn Hải Sinh viên thực : Thân Lê Quang Nhật Mã sinh viên : 2018606416 Khóa : 13 Hà Nội, 2021 Mục lục Mục lục Danh mục bảng biểu LỜI MỞ ĐẦU Chương 1: Tổng quan hệ thống phanh điện từ 1.1 Định nghĩa 1.2 Phân loại 1.2.1 Phanh điện từ đơn đĩa 1.2.2 Phanh điện từ đa đĩa 1.2.3 Phanh tắt nguồn điện từ 1.3 Cấu tạo 1.3.1 Phần khí 1.3.2 Phần điện 10 1.4 Các tính vượt trội phanh điện từ 11 1.5 Ứng dụng phanh điện từ 12 Chương 2: Nguyên lí hoạt động phanh điện từ 13 2.1 Trạng thái hoạt động 13 2.2 Trạng thái nghỉ 14 Chương 3: Cơ sở lí thuyết phanh điện từ 15 3.1 Tốc độ phanh an toàn 15 3.2 Điện áp phanh điện từ 16 3.3 Kết nối 17 Tài liệu tham khảo 19 Danh mục bảng biểu Danh mục hình ảnh Hình 1: Phanh điện từ Hình 2: Phanh điện từ đơn đĩa Hình 3: Phanh điện từ đa đĩa Hình 4: Phanh điện từ dạng lo xo Hình 5: Cấu tạo phần khí phanh điện từ Hình 6: Cấu tạo phần điện phanh điện từ 10 Hình 1: Ngun lí hoạt động Phanh điện từ 13 Hình 2: Cấu tạo phanh điện từ 14 Hình 1: Đồ thị tốc độ lực phanh điện từ 16 Hình 2: Sơ đồ kết nối cuộn dây 17 Danh mục biểu đồ Bảng 3.1 Số liệu tốc độ tối đa phanh điện từ 15 LỜI MỞ ĐẦU Hiện nay, Giao thơng vận tải chiếm vai trị quan trọng kinh tế đất nước, đặc biệt nước có kinh tế phát triển Có thể nói mạng lưới giao thơng vận tải mạch máu quốc gia, quốc gia muốn phát triển thiết phải phát triển mạng lưới giao thông vận tải Trong hệ thông giao thông vận tải ngành giao thông đường đóng vài trị chủ đạo phần lớn lượng hàng người vận chuyển nội địa ô tô Cùng với phát triển khoa học kỹ thuật, ngành công nghệ ô tô ngày phát triển Những ô tô ngày trở lên nhanh hơn, đẹp hơn, tiện nghi hơn, an toàn hơn, …để theo kịp với xu thời đại Bên cạnh với việc phát triển ngành tơ vấn đề đảm bảo an toàn cho người xe trở nên cần thiết, đảm bảo tính mạng, cải vật chất cho người Do tơ xuất nhiều cấu, hệ thống đảm bảo an toàn như: Hệ thống phanh, cải thiện cấu phanh, phanh ABS, đai an tồn, túi khí, hệ thống phanh đóng vai trị quan trọng với an toàn xe Vì em định nghiên cứu “Phanh điện từ ô tô”, phận quan trọng hệ thống phanh nói riêng an tồn cho người lái xe nói chung Sau 15 tuần nghiên cứu hướng dẫn, bảo nhiệt tình thầy “Bùi Văn Hải” bạn nhóm giúp em nghiên cứu hồn thành tốt đề tài Do thời gian hạn chế khơng tránh khỏi sai xót thực hiện, nên em mong muốn nhận góp ý từ thầy cô Em xin chân thành cảm ơn! Chương 1: Tổng quan hệ thống phanh điện từ 1.1 Định nghĩa Phanh điện từ thiết bị điện sử dụng để làm giảm hay dừng tốc độ quay động cơ, ứng dụng sản xuất công nghiệp giao thông vận tải Hai trường hợp phổ biến trình vận hành bạn yêu cầu phải dừng động là:  Khi có cố hay yêu cầu dừng máy đảm bảo động trạng thái hoạt động  Loại bỏ qn tính quay tắt động Hình 1: Phanh điện từ Hiện nay, phanh điện từ ứng dụng ngày rộng rãi sản xuất, chứng tỏ tính ưu việt cơng dụng vượt trội 1.2 Phân loại Hiện nay, Trên thị trường có nhiều loại phanh điện từ Chúng phân loại dựa vào cấu tạo mục đích sử dụng Về bản, có loại phanh điện từ chủ yếu sau đây:  Phanh điện từ đơn đĩa  Phanh điện từ đa đĩa  Phanh tắt nguồn điện từ 1.2.1 Phanh điện từ đơn đĩa Một phanh ma sát sử dụng bề mặt ma sát để hút đầu vào đầu ly hợp Phanh điện từ chiếm khoảng 80% tổng số phanh điện từ có thị trường Hình 2: Phanh điện từ đơn đĩa 1.2.2 Phanh điện từ đa đĩa Phanh điện từ đa đĩa sử dụng để cung cấp mô-men xoắn cực cao khơng gian nhỏ Những phanh sử dụng ướt khô, làm cho chúng lý tưởng để chạy ứng dụng hộp số đa tốc độ, ứng dụng máy công cụ thiết bị off-road Phanh điện từ đa đĩa sử dụng nhiều phanh để hút đầu li hợp Hình 3: Phanh điện từ đa đĩa 1.2.3 Phanh tắt nguồn điện từ Phanh tắt nguồn điện từ dừng giữ tải điện vơ tình bị cố tình ngắt kết nối Trong khứ, số cơng ty gọi chúng phanh "khơng an tồn" Những phanh thường sử dụng gần động điện Các ứng dụng điển hình bao gồm robot, giữ phanh cho vít bóng trục phanh động servo Phanh có sẵn nhiều điện áp khác có trung tâm điều khiển khơng có trung tâm điều khiển Nhiều đĩa sử dụng để tăng mô-men xoắn phanh mà khơng làm tăng đường kính phanh Có loại phanh giữ lị xo phanh nam châm vĩnh cửu Loại lò xo sử dụng cho phanh khơng có điện Một lị xo đẩy vào ma sát ép vào đĩa ma sát bên nắp bên Lực ép ma sát chuyển đến trung tâm gắn vào trục Hình 4: Phanh điện từ dạng lo xo Loại nam châm vĩnh cửu phanh giữ nam châm vĩnh cửu trông giống với phanh điện từ Thay ép đĩa ma sát thơng qua lị xo, sử dụng nam châm vĩnh cửu để hút bề mặt ma sát Khi phanh sử dụng, nam châm vĩnh cửu tạo dịng từ tính từ thu hút phần ứng vào vỏ phanh Để tách phanh thiết bị cho từ trường thay hủy bỏ từ tính nam châm vĩnh cửu Cả hai phanh tắt nguồn sử dụng khơng có lượng xe Chúng thường dung để giữ dừng lại trường hợp điện khơng có điện mạch máy Phanh nam châm vĩnh cửu có mơ-men dừng cao, kích thước nhỏ địi hỏi điều khiển dòng điện liên tục để bù đắp từ trường vĩnh viễn Phanh lị xo khơng u cầu điều khiển dịng điện liên tục có đường kính lớn cần đĩa ma sát xếp chồng lên để tăng mơ-men dừng 1.3 Cấu tạo 1.3.1 Phần khí Hình 5: Cấu tạo phần khí phanh điện từ Cấu tạo phần khí phanh điện từ bao gồm: Đầu chụp hộp số Khung gắn Giá đỡ Cánh quay trước Trục lắp Phần tĩnh(stator) Cảm biến tốc độ Cánh quay sau 1.3.2 Phần điện Hình 6: Cấu tạo phần điện phanh điện từ Cấu tạo phần điện phanh điện từ bao gồm: 1, Hộp điều khiển Hôp điều khiển lõi phanh điện từ, trung tâm điều khiển nguồn điện Sau xử lý tín hiệu đầu vào, điều khiển cấp dòng điện tương ứng tới lõi, tạo lực phanh từ 2, Cơng tắc nguồn Lắp bình ắc quy Kết nối cực dương bình ắc quy với nguồn điều khiển phanh điện từ Nó cơng tắc nguồn tổng hệ thống phanh điện từ 3, Cảm biến tốc độ Cảm biến lắp giá phần tĩnh Cảm biến đo tốc độ thông qua xung tín hiệu từ cánh quạt tản nhiệt gửi xử lí trung tâm 4, Cơng tắc áp suất Được lắp đường phanh, hoạt động với chân phanh 5, Công tắc điều khiển tay Công tắc lắp tích hợp cơng tắc đa năng, điều khiển tay với lực phanh từ khác 6, Bảng báo Được lắp khoan lái xe, để hiển thị hoạt động phanh điện từ giúp chẩn đoán hư hỏng hệ thống phanh điện từ 7, Stator (Phần tĩnh) Bao gồm cuộn dây, phần phanh điện từ, lắp với chassi xe giá đỡ cố định 8, roto (phần ứng) Roto lắp với trục đăng Dùng để liên kết phanh thành phần khác xe 1.4 Các tính vượt trội phanh điện từ Trên Ơ tơ, Phanh điện từ hệ thống phanh phụ Có nhiệm vụ giúp tô dừng đường điều kiện đường dốc Khắc phục nhược điểm mà phanh thông thường mắc phải làm nóng bánh xe q trình phanh Do phanh điện từ giảm tốc độ theo ngun lý cảm ứng điện từ nên hồn tồn khơng sinh nhiệt tránh trường hợp nhiệt cấu phanh Bên cạnh đó, hệ thống phanh điện từ cịn có số tính vượt trội là: Tính an tồn: Giảm nhiệt bánh xe tránh nổ lốp để đảm bảo hệ thống phanh điều kiện hoạt động tốt nhất, cải thiện đáng kể độ an tồn xe Tính kinh tế: Giảm lực phanh xe, kéo dài tuổi thọ bố phanh, trống phanh… Giảm chi phí định kỳ bảo dưỡng hệ thống phanh, tăng hiệu suất kinh tế Bảo vệ mơi trường: Do bố phanh giảm mài mịn nên giảm đáng kể bụi sinh trình phanh, giảm tiếng ồn phanh 1.5 Ứng dụng phanh điện từ  Chế tạo phanh cho ô tô, xe máy thiết bị khí lớn khác  Lắp phanh điện từ sử dụng thiết bị y khoa  Dùng loại máy công cụ máy cắt, máy chế biến đóng gói thực phẩm  Phanh điện từ sử dụng thang máy, thang cuốn, …  Động Servo robot Chương 2: Nguyên lí hoạt động phanh điện từ 2.1 Trạng thái hoạt động Phanh điện từ hoạt động lý thuyết điện từ, động chuyển hoá thành nhiệt, tạo lực từ làm giảm mô-men quay Phanh điện gồm cánh tuộc-bin (cụm rô- tô) stator (phần tĩnh) Rô-to lắp với trục các-đăng Hình 1: Ngun lí hoạt động Phanh điện từ Cụm stator lắp cánh tuộc-bin, gồm cuộn dây đặt đối xứng Hình 2: Cấu tạo phanh điện từ Phanh điện từ hoạt động nhờ nguồn ắc-cu hay máy phát Khi cuộn stator cấp nguồn, tạo lực từ cuộn stator Vùng từ trường lõi, khe hở ro-to tạo thành vòng từ liên tiếp Giữa vùng từ trường lực từ có hướng cản lại chiều quay rô-to, tạo lực phanh điện từ làm giảm tốc độ quay rô-to mà không cần tiếp xúc, nên khơng mịn Luồn gió làm mát tạo từ cánh rô-to để tản nhiệt 2.2 Trạng thái nghỉ  Phanh điện từ trạng thái không hoạt động nam châm điện khơng hoạt động theo  Khoảng hở phần phanh điện từ trì  Phần cứng trục động quay bình thường  Cơ chế hồi, phổ biến sử dụng hồi lò xo phần cứng phanh điện từ, điều giúp việc kéo đĩa quay lại vị trí ban đầu cách dễ dàng ngắt điện khỏi phận phanh điện từ động Chương 3: Cơ sở lí thuyết phanh điện từ Chúng ta tính tốn cơng suất theo cơng thức hệ mét Kw = (Nm x RPM) / 9549 Mô-men xoắn đo cảm biến cao so với mô-men xoắn đo động điều tỷ số truyền, đường kính lốp đường kính bánh Những khơng ảnh hưởng đến việc tính cơng suất Kw chúng tơi bánh tăng mơ-men xoắn, giảm tốc độ lượng Đối với mô-men xoắn động cơ, cần tốc độ thực tế động Nếu khơng sử dụng tốc độ động số mô-men xoắn đơn giản bánh răng, động 3.1 Tốc độ phanh an tồn Thơng thường tốc độ tối đa để phanh làm việc hiệu 5200 vòng/phút Bảng liệt kê mô-men xoắn phanh tối đa tốc độ tối đa số phanh điện từ từ liệu nhà sản xuất Chế tạo Mẫu xe Tốc độ tối đa (vòng/phút) Nm tối đa Telma CC80 4500 800 Telma CC135 400 1350 Telma CC160 4000 1600 Kloft P5 5200 1500 Kloft P7 4000 2250 Frenelsa F16-65EL 7000 637 Frenelsa F16-120EL 6300 1176 Frenelsa F16-250EL 5000 2450 Bảng 3.1 Số liệu tốc độ tối đa phanh điện từ Đồ thị có đường cong đặc trưng thể tốc độ so với khả hấp thụ mơmen xoắn, điều thường có sẵn từ nhà sản xuất Lưu ý tốc độ ổn định, công suất phanh điện từ giảm theo thời gian / nhiệt độ Điều thường khơng có vấn đề thử nghiệm nhanh 'đoạn đường nối' giữ 'trạng thái ổn định' dẫn đến nhiệt độ cao giảm khả bánh kết nối với phanh Hình 1: Đồ thị tốc độ lực phanh điện từ Phanh điện từ thường giữ tải lớn thời gian ngắn, giữ tốc độ khơng đổi tải nhiệt tích tụ vấn đề Cũng tốc độ thấp, luồng không khí từ cánh quạt rơto ít, bạn nên lắp quạt làm mát phanh điện từ có nắp thơng gió tốt 3.2 Điện áp phanh điện từ Bộ điều khiển lấy điện áp nguồn AC chuyển đổi thành DC giá trị xấp xỉ 240 V Bộ làm chậm phải nối dây để hoạt động an toàn điện áp cao Phanh điện từ thường trang bị xe tải chúng sử dụng làm phanh 'trục đi', chúng thiết kế để cuộn dây hoạt động 12V Điều cho phép nhà sản xuất kết nối cuộn dây theo nhiều cách khác nối tiếp song song để đạt mức phanh khác phù hợp với hệ thống điện 12V 24V Hầu hết phanh điện từ đại thiết lập hoạt động 192V Điện áp cao cho phép kết nối cuộn dây để kéo dịng điện thấp Ví dụ, phanh Telma CC135 có 16 cuộn dây, cuộn 0,75 Ohms, thiết kế cho 12V cuộn dây: Tất cuộn dây kết nối song song, có tổng cộng 256 Amps (12V / 0,75 Ohm = 16 Amps cuộn dây, tổng cộng 16x16 = 256 Amps) Các cuộn dây mắc nối tiếp, tạo tổng cộng 16 Amps (192V / 12 Ohms {tổng điện trở 16 cuộn dây mắc nối tiếp} = tổng cộng 16 Amps) Chúng ta cần giảm mức dòng điện lấy từ nguồn xuống mức thực tế, phần giải thích cần vận hành phanh điện từ điện áp cao Trong thực tế, cung cấp lên đến 240V, dịng điện tạo lớn tính tốn 192V Việc đo điện trở thấp cách xác khó, gợi ý hữu ích cấp nguồn cho làm chậm từ pin 12V đo dòng điện điện áp pin số liệu cho phép bạn tính tốn điện trở (Điện áp / Dịng điện = Điện trở) 3.3 Kết nối Hình 2: Sơ đồ kết nối cuộn dây Phanh điện từ thường có khối đầu cuối xung quanh khung sử dụng để kết nối cuộn dây với Khi nhìn vào sơ đồ thực bên dưới, điều quan trọng phải biết số thiết bị đầu cuối qua chất cách điện để chúng kết nối từ hai bên tức chúng bu lơng cách điện Mỗi cuộn dây có dây gắn vào tất cuộn dây mắc nối tiếp có cực từ đối Có thể sử dụng la bàn cách an toàn để kiểm tra điều yêu cầu cách cấp nguồn cho làm chậm từ pin 12V Tài liệu tham khảo [1] Nguyễn Huy Chiến, Lê Văn Anh, Hồng Quang Tuấn, Phạm Việt Thành(2016), Giáo trình Kết cấu ô tô, NXB KH&KT, Hà Nội [2] Nghiêm Hồng Phú (2016), Giáo trình Vẽ kỹ thuật, Trường Đại học Công nghiệp Hà Nội [3] Cấu tạo nguyên lý hoạt động hệ thống phanh điện từ – Tailieuoto [4] Propeller Shaft - an overview | ScienceDirect Topics [5] Electromagnetic brake - Wikipedia [6] Thắng từ cho motor gì? Nguyên lý, cấu tạo thắng từ | UNIDUC [7] Thắng Từ Motor Là Gì? Cấu Tạo, Phân Loại, Nguyên Lý Hoạt Động (minhmotor.com) ... hợp Phanh điện từ chiếm khoảng 80% tổng số phanh điện từ có thị trường Hình 2: Phanh điện từ đơn đĩa 1.2.2 Phanh điện từ đa đĩa Phanh điện từ đa đĩa sử dụng để cung cấp mô-men xoắn cực cao không... đích sử dụng Về bản, có loại phanh điện từ chủ yếu sau đây:  Phanh điện từ đơn đĩa  Phanh điện từ đa đĩa  Phanh tắt nguồn điện từ 1.2.1 Phanh điện từ đơn đĩa Một phanh ma sát sử dụng bề mặt... 1: Phanh điện từ Hình 2: Phanh điện từ đơn đĩa Hình 3: Phanh điện từ đa đĩa Hình 4: Phanh điện từ dạng lo xo Hình 5: Cấu tạo phần khí phanh điện từ