b) Nhiệt sinh ra trong quá trình phanh liên tục
b.2Nhiệt độ cơ cấu phanh trong quá trình phanh liên tục [13], [11]
Khi phanh, lực ma sát phát sinh tại bề mặt tiếp xúc giữa guốc phanh – tang trống, một phần nhiệt năng thoát ra ngoài theo guốc phanh và tang trống, một phần qua pit-tông truyền làm nóng dầu phanh.
Xe đổ đèo, vận tốc xe tăng tự nhiên ngoài ý muốn, phản xạ của tài xế thường là rà phanh giảm tốc độ. Động năng chuyển thành nhiệt, cơ cấu phanh nóng lên. Nhiệt năng liên tục truyền vào dầu phanh trong khi khả năng tản nhiệt của đường ống kém. Như một tất yếu dầu phanh nóng lên.
Do có đặc tính hút nước mạnh, dầu phanh sử dụng lâu lẫn nước thẩm thấu qua đường ống cao su. Nhiệt dộ cao vượt quá điểm sôi, nước hóa hơi bên trong đường ống tạo bọt khí. Bị chiếm thể tích, một phần dầu hồi về bình chứa. Từ đặc tính không thay đổi thể tích khi bị nén, dầu thủy lực lẫn hơi nước bị nén triệt tiêu lực đạp phanh.
Ngay cả với tình huống dầu phanh không lẫn nước, nhiệt độ tăng quá mức làm nóng và mềm gioăng kín tại xi lanh công tác của cơ cấu phanh, thậm chí áp lực dầu nóng còn phá hủy gioăng lão hóa làm dầu thoát ra ngoài khi tài xế đạp phanh. Không còn lực tỳ, má mất ma sát với đĩa phanh.
Với xe chở quá tải thì lực ma sát lớn hơn làm dầu phanh nóng nhanh và nhiều hơn so với xe chở đủ tải. Vậy nên tình huống dầu “sôi” và hở gioăng dễ dàng xảy ra làm cho cơ cấu phanh mất khả năng làm việc. Điều này gây mất an toàn chuyển động của xe. [11]
Để khảo sát ảnh hưởng của hiện tượng chở quá tải tới hiệu quả phanh trong quá trình phanh liên tục trên dốc dài, ta xét sơ đồ như trên hình 2 - 4.
HVTH: Phạm Thị Thuy
Lớp : KTOTO 2014B trang 19
Hình 2 - 4: Sơ đồ các lực tác dụng theo phương dọc xe khi phanh trên đường dốc
Độ dốc của đường được xác định qua góc , như vậy, lực chủ động đẩy xe chạy xuống dốc là Gsin.
Giả sử người lái dùng phanh để giữ vận tốc chuyển động ổn định: V = const, khi đó ta có phương trình cân bằng lực như sau:
Gsin = Pp + Pf + P Trong đó:
- Pp = Pp1 + Pp2 là tổng lực phanh tại các bánh xe;
- Pf = Pf1 + Pf2 là tổng lực cản lăn tại các bánh xe: Pf = f.G Với f là hệ số cản lăn; - P là lực cản không khí: P = 0,5CDFV2 Trong đó: CD: Hệ số cản không khí; : Mật độ không khí (kg/m3); F: Diện tích cản chính diện (m2);
V: Vận tốc tương đối giữa ô tô và không khí (m/s).
Gsin P G Pp1 Pf1 Pp2 Pf2
HVTH: Phạm Thị Thuy
Lớp : KTOTO 2014B trang 20
Như vậy, để duy trì vận tốc V không đổi, lực phanh cần thiết là:
Pp = Gsin - Pf - P Công do lực phanh sinh ra là:
A = PpV.t Trong đó: t là thời gian phanh.
Phương trình cân bằng năng lượng được viết như sau:
trong đó: S là quãng đường mà xe đi được trong khi bị phanh. Do việc tính toán được thực hiện cho trường hợp chuyển động với vận tốc V không đổi, nên:
S = V.t
với t là thời gian xe bị phanh.
Lấy tích phân và biến đổi phương trình (2.14) ta thu được công thức tính mức gia tăng nhiệt độ sau khi bị phanh liên tục trên quãng đường S là:
( )
Khi đó, nhiệt độ của tang trống là: T = T0 +
với T0 là nhiệt độ môi trường. Ta có công thức tính nhiệt độ tang trống như sau:
( )
Trong đó:
T: Nhiệt độ tang trống (độ C); T0: Nhiệt độ môi trường (độ C); Pp: Lực phanh tại các bánh xe (N); V: Vận tốc của ô tô (m/s);
At: Diện tích tỏa nhiệt của tang trống; mt: Khối lượng trống phanh (kg);
HVTH: Phạm Thị Thuy
Lớp : KTOTO 2014B trang 21