- Xác định tỉ số truyền của tất cả các cụm trong hệ thống truyền lực
I.KHÁI NIỆM CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH PHANH
Sự chuyển động an tồn của xe với vận tốc lớn được quyết định bởi hiệu quả của quá trình phanh.
Khi xe chuyển động với vận tốc ban đầu nào đĩ, ta cắt nguồn động lực truyền từ động cơ xuống bánh xe chủ động, xe sẽ chạy chậm dần hoặc dừng hẳn lại.Như vậy năng lượng quán tính (động năng của xe) sẽ bị tiêu hao cho lực cản chuyển động của đường (Pψ) và lực cản khơng khí (Pω).
Ở vận tốc ban đầu cho trước, hiệu quả phanh được đánh giá bằng quãng đường phanh hoặc thời gian phanh (thời gian từ khi bắt đầu phanh cho đến khi xe dừng hẳn).
Để giảm quãng đường phanh, người ta bố trí trên xe hệ thống phanh nhằm tạo thêm lực cản nhân tạo để tiêu hao năng lượng quán tính của xe.Lực cản nhân tạo ở đây chính là lực ma sát trong cơ cấu phanh (ma sát giữa má phanh và tang trống phanh).
Trong thực tế, quá trình phanh được phân theocác dạng sau: phanh cấp tốc, phanh chậm dần và phanh dừng xe trên dốc.
Phanh cấp tốc là quá trình phanh với gia tốc chậm dần khi lực phanh lớn nhất.Gia tốc phanh trung bình của xe khi chuyển động với vận tốc ban đầu là v1 đến vận tốc v2 bằng tỉ số giữa hiệu hai vận tốc đĩ và thời gian phanh trong cùng một điều kiện chuyển động.Nếu gia tốc phanh lớn thì thời gian phanh nhỏ.Khi phanh cấp tốc động năng của xe chủ yếu bị tiêu hao do lực cản nhân tạo (chiếm 90%).Cịn phần động năng bị tiêu hao do lực cản đường và lực cản khơng khí nhỏ.Số lần phanh cấp tốc chiếm từ (5÷10)% tồng số các lần phanh.
Phanh chậm dần được sử dụng để dừng xe ở vị trí đã định trước hoặc để giảm từ từ vận tốc chuyển động của xe.Khi phanh chậm dần, động năng được tiêu hao bởi lực cản của đường, lực cản khơng khí và lực cản nhân tạo.Gia tốc phanh chậm dần nhỏ hơn so với gia tốc phanh cực đại (khi phanh cấp tốc).
Phanh dừng trên dốc được sử dụng để cố định xe tại chỗ (v= 0), trên đường bằng hoặc đứng trên dốc (đầu xe cĩ thể quay lên hoặc quay xuống dốc).gia tốc phanh trong trường hợp này bằng khơng.
Ngồi hệ thống phanh của xe, động cơ cũng được sử dụng làm phanh phụ.Phương pháp phanh xe bằng động cơ được thực hiện khi khơng cắt động cơ khỏi hệ thống truyền lực.Lực pahnh trên các bánh xe là do mơ-men phanh của động cơ, mơ-men ma sát trong hệ thống truyền lực và ở các bánh xe sinh ra.Phương pháp này
thường được sử dụng khi cần giảm từ từ tốc độ chuyển động của xe hoặc cho xe chuyển động với vận tốc khơng đổi khi xuống dốc dài.
Khi phanh, trên may-ơ bánh xe sẽ tác dụng mơ-men phanh, cịn trên bánh xe tác dụng phản lực tiếp tuyến của đường hướng ngược với chiều chuyển động.Phản lực này được gọi là lực phanh.
Lực phanh của xe bằng tổng các lực phanh trên các bánh xe.Khác với các lực nhân tạo, lực phanh cĩ thể điều chỉnh từ 0 đến trị số lớn nhất tương ứng với trường hợp phanh cấp tốc.
Nếu bánh xe được phanh khơng bị trượt lết trên đường thì động năng của xe sẽ chuyển thành cơng ma sát trong cơ cấu phanh và một phần là cơng của các lực cản tự nhiên.Khi phanh với cường độ lớn, bánh xe cĩ thể bị hãm cứng.Trong trường hợp này, bánh xe sẽ bị trượt lết và động năng sẽ chuyển thành cơng ma sát giữa lốp với mặt đường.
Bảng 3-1 trình bày sự phân bố động năng theo các dạng lực cản khi phanh xe từ vận tốc ban đầu v = 54km/h đến khi xe dừng hẳn trên đường bằng với cường độ phanh khác nhau.Cường độ phanh phụ thuộc vào lực tác dụng lên bàn đạp phanh.Hệ số bám của đường trong trường hợp này làϕ = 0,6; hệ số cản lăn f = 0,025.
Bảng 3-1 SỰ PHÂN BỐ ĐỘNG NĂNG THEO CÁC DẠNG LỰC CẢN KHI PHANH XE
Phanh khi các bánh xe chưa bị hãm cứng với lực trên bàn đạp
phanh tính bằng [N]
Phanh khi các bánh xe bị hãm cứng Các dạng lực cản
0 200 400 600 Ở cầutrước Ở cả haicầu * Ma sát trong cơ cấu phanh
(%) * Lực cản lăn và ma sát trong hệ thống truyền lực (%) * Lực cản khơng khí (%) * Sự trượt của lốp (%) 0 90 10 0 83,5 13 3 0,5 88 8 2 2 90 5 1 4 60 3 1 36 0 0 1 99 Từ bảng 3-1 ta thấy, phần lớn động năng của xe bị hấp thụ bởi ma sát trong cơ cấu phanh, sau đĩ đến lực cản lăn.Khi phanh với cường độ lớn, phần động năng do lực cản hấp thụ bị giảm xuống.Lực cản khơng khí trong mọi trường hợp đĩng vai trị khơng đáng kể.
Khi tăng cường độ phanh, động năng tổn hao do sự trượt của lốp tăng, do đĩ tăng sự mài mịn của lốp.Sự mài mịn lốp sẽ rất lớn khi bánh xe bị hãm cứng (ωk = 0), trượt với vận tốc lớn trên mặt đường cứng.
Theo các điều kiện về an tồn chuyển động, quá trình phanh đưa đến việc hãm cứng các bánh xe là khơng cĩ lợi.Bởi vì khi bánh xe bị hãm cứng, lực phanh giảm đi rất nhiều so với truờng hợp phanh gần giới hạn hãm cứng.Trị số giới hạn của lực phanh được quyết định bởi hệ bám của bánh xe với đường:
Ppmax =ϕ.Gϕ =ϕ.Pz (3-1) Trong đĩ:
Gϕ -trọng lượng bám của bánh xe
ϕ -hệ số bám dọc của bánh xe với đường
Pz –phản lực pháp tuyến của đường tác dụng lên bánh xe
Khi bị hãm cứng, các bánh xe sẽ bị trượt lết và hệ số bám giữa bánh xe với đường sẽ giảm nhiều.Theo các số liệu thực nghiệm, lực phanh khi bánh xe bị hãm cứng cũng cĩ thể giảm từ (25÷30)%.Do vậy quãng đường phanh sẽ tăng lên.
Ngồi ra, khi các bánh xe bị trượt lết trên đường, xe sẽ mất tính dẫn hướng và bị mất ổn định chuyển động thẳng.
Khi phanh xe, sự hãm cứng của các bánh xe cầu trước và cầu sau thường xảy ra khơng đồng thời.
Nếu các bánh xe cầu trước bị hãm cứng trước thì xe sẽ mất tính dẫn hướng.Bởi vì khi đĩ hướng chuyển động của xe sẽ được quyết định khơng phải do gĩc quay của bánh xe dẫn hướng mà là hướng của vec-tơ vận tốc trượt.Nếu các bánh xe cầu sau bị hãm cứng trước và cĩ lực ngang tác dụng thì chúng sẽ trượt ngang và xe sẽ quay vịng theo hướng tác dụng của lực ngang xung quanh cầu trước.Vì vậy, để đảm bảo các điều kiện an tồn chuyển động, hiện nay trên một số xe người ta bố trí thiết bị chống hãm cứng các bánh xe (ABS_Antilock Breaking Systems)