3.4.3.1. Quãng đường phanh lý thuyết
Quãng đường phanh là chỉ tiêu quan trọng nhất để đánh giá chất lượng quá trình phanh của ôtô. Chỉ tiêu này mang tính trực quan giúp lái xe xử lý tốt khi phanh trên đường.
Để xác định quãng đường phanh nhỏ nhất bằng cách nhân hai vế của biểu thức (3.15) với một lượng vi phân dS của quãng đường phanh:
dv g. .dS .dS dt ϕ = δ dS g. .dv v.dv .dS dt ϕ ⇒ = = δ (3.17) dS .v.dv g. δ ⇒ = ϕ (3.18)
Quãng đường phanh xác định bằng cách tích phân dS trong giới hạn vận tốc từ thời điểm ứng với vận tốc bắt đầu phanh v1 tới thời điểm vận tốc cuối quá trình phanh v2: ( ) 1 2 v 2 2 P 1 2 v S .v.dv . v v g. 2.g. δ δ = = − ϕ ϕ ∫ (3.19)
Nếu phanh xe đến khi dừng hẳn thì v2 = 0, ta có thời gian phanh nhỏ nhất SPmin được tính như sau:
2 P min 1 S .v 2.g. δ = ϕ (3.20)
Như vậy quãng đường phanh nhỏ nhất phụ thuộc vào vận tốc chuyển động của ôtô lúc bắt đầu phanh v1, phụ thuộc vào hệ số ảnh hưởng của khối lượng quay δ và phụ thuộc vào hệ số bám ϕ giữa bánh xe với mặt đường.
Để giảm quãng đường phanhcần giảm hệ số δ, nên người lái cần cắt ly hợp rồi mới phanh.
Các công thức (3.13), (3.16), (3.20) về mặt lý thuyết không phụ thuộc vào trọng lượng toàn bộ G của ôtô, nhưng phụ thuộc vào hệ số bám ϕ, mà
hệ số ϕ phụ thuộc vào tải trọng G của ôtô.
60 ϕ = 0,5 ϕ = 0,7 20 40 80 10 0 SP [m] 12 0 0 5,5 11,1 16,6 22,2 V 1 [m/s]
Hình 3.5 Đồ thị chỉ sự thay đổi quãng đường phanh theo vận tốc bắt đầu phanh v1 và theo hệ số bám ϕ
Khi G tăng lên thì ϕ giảm, do đó gia tốc phanh chậm dần sẽ giảm còn thời gian phanh và quãng đường phanh sẽ tăng lên. Thực nghiệm đã chứng minh quãng đường phanh của xe con, xe tải và xe khách khác nhau mặc dù bắt đầu phanh ở cùng một vận tốc v2.
Đồ thị trên hình 3.5 đã cho thấy rằng vận tốc bắt đầu phanh v1 càng cao thì quãng đường phanh càng lớn vì quãng đường phanh phụ thuộc vận tốc v1, đồng thời hệ số bám ϕ càng cao thì quãng đường phanh càng giảm.
3.4.3.2. Quãng đường phanh thực tế
Các công thức (3.13), (3.16), (3.20) xác định gia tốc chậm dần, thời gian phanh và quãng đường phanh đều mang tính lý thuyết, tức là trong điều kiện lý tưởng, nghĩa là áp suất chất lỏng (khí nén) có giá trị cực đại ngay tại thời điểm bắt đầu phanh và thời gian phản ứng của lái xe không được kể đến. Thời gian phanh không phải được tính từ khi phanh bắt đầu có hiệu quả mà phải tính từ khi người lái nhận được tín hiệu để phanh.
Để xác định quãng đường phanh thực tế cần nghiên cứu quá trình phanh qua các đồ thị thực nghiệm thể hiện quan hệ giữa lực phanh PP sinh ra ở bánh xe (hoặc mômen phanh MP) với thời gian t. Đồ thị này được gọi là giản đồ phanh.
Giản đồ phanh nhận được bằng thực nghiệm và qua giản đồ phanh có thể phân tích và thấy được bản chất của quá trình phanh.
Trên giản đồ, gốc toạ độ được coi là thời điểm người lái phát hiện ra chướng ngại vật ở phía trước và nhận thức được rằng cần phải phanh xe. Thời gian các giai đoạn trong quá trình phanh thực tế được xác định cụ thể gồm có:
t1: Thời gian phản xạ của người lái, tức là từ lúc thấy được chướng ngại vật cho đến lúc tác dụng vào bàn đạp phanh. Thời gian này phụ thuộc vào trình độ của người lái. Thời gian t1 nằm trong giới hạn t1 = 0,3 ÷ 0,8s.
t2: Thời gian chậm tác dụng của hệ thống phanh do phải khắc phục hành trình tự do trong hệ thống, tức là thời gian từ lúc người lái tác dụng vào bàn đạp phanh cho đến khi má phanh ép sát vào tang phanh. Thời gian này phụ thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, đối với phanh khí nén t2 = 0,2 ÷ 0,4s,
phanh dầu t2 = 0,03 ÷ 0,1s.
t3: Thời gian tăng lực phanh và tăng gia tốc chậm dần, nó phụ
thuộc vào kết cấu dẫn động phanh, với phanh khí nén t3 = 0,5 ÷1s, phanh dầu t3 = 0,2 ÷ 0,4s. Hình 3.6 Giản đồ phanh 0 t1 t2 t3 t4 t5 PP JP t P P JP A
t4: Thời gian phanh hoàn toàn với lực phanh cực đại PPmax và với gia tốc chậm dần cực đại JPmax. Thời gian này được xác định theo công thức (3.16). Trong thời gian này lực phanh và gia tốc chậm dần có giá trị không đổi.
t5: Thời gian nhả phanh sau khi xe dừng, lực phanh giảm dần về 0. Đối với phanh khí nén t5 = 1,5 ÷ 2s, phanh dầu t5 = 0, 2s.
Khi ôtô đã dừng hoàn toàn thì thời gian phanh t5 không ảnh hưởng đến quãng đường phanh nhỏ nhất. Như vậy thời gian phanh thực tế tổng cộng kể từ lúc có tín hiệu phanh đến khi phanh dừng hẳn sẽ là:
tP = t1 + t2 + t3 + t4 (3.21)
Từ giản đồ phanh cho thấy ở thời gian t1 + t2, lực phanh và gia tốc chậm dần bằng không. Lực phanh và gia tốc bắt đầu tăng lên từ thời điểm A là điểm khởi đầu của thời gian t2. Cuối thời gian t3, lực phanh và gia tốc chậm dần đạt giá trị cực đại và giữ không đổi trong suốt thời gian t4. Cuối thời gian t4, gia tốc chậm dần và lực phanh bắt đầu giảm. Hết thời gian t5, lực phanh bằng không. Gia tốc chậm dần trong thời gian t4 được gọi là gia tốc chậm dần ổn định.
Giản đồ phanh trên đây đã được đơn giản hóa, còn giản đồ phanh lấy từ thực nghiệm có dạng đường gợn sóng nhấp nhô.
Nếu kể đến thời gian phản xạ của người lái và thời gian chậm tác dụng của dẫn động phanh thì quãng đường phanh thực tế được xác định như sau:
SP = S1 + S2 + S3 + S4 (3.22) Trong đó : S1 + S2 = v2.(t1 + t2) (3.23) 2 3 3 1 3 P max t S v .t J . 6 = − (3.24)
Quãng đường xe chạy trong thời gian t4 xác định từ điều kiện cân bằng giữa công do lực phanh sinh ra với động năng của xe trong thời gian t4: 2 P max 4 4 G P .S .v 2.g = (3.25) Trong đó :
PPmax là lực phanh ôtô trên đoạn đường S4, [N];
v4 là vận tốc ban đầu của ôtô trên đoạn đường S4, [m/s] . 3 4 1 Pmax t v v J . 2 = −
Từ đó ta có công thức xác định S4 như sau:
= 12 − 1 3 + P max 32 4 Pmax v v .t J .t S 2.J 2 8 (3.26)
Tổng quãng đường phanh của ôtô sẽ là:
= + + ÷+ − 2 2 3 1 P max 3 P 1 1 2 P max t v J .t S v . t t 2 2.J 24 (3.27)
Khi phanh cấp tốc đến giới hạn hãm cứng bánh xe các cầu thì: JPmax = g.ϕ
Khi đó quãng đường phanh trong trường hợp phanh cấp tốc sẽ là: ϕ = + + ÷+ − ϕ 2 2 3 1 3 P 1 1 2 t v g. .t S v . t t 2 2.g. 24 (3.28)
Trong quá trình sử dụng, do má phanh bị mòn và do điều chỉnh không đúng sẽ làm cho quãng đường phanh lớn hơn rất nhiều và gia tốc phanh chậm dần giảm đi 10 ÷ 15% so với khi phanh còn mới và điều chỉnh đúng.
3.4.4. Lực phanh và lực phanh riêng
Lực phanh và lực phanh riêng cũng là chỉ tiêu để đánh giá hiệu quả phanh. Chỉ tiêu này chỉ được dùng thuận lợi nhất khi thử phanh ôtô trên bệ thử. Lực phanh sinh ra ở các bánh xe ôtô xác định theo công thức:
P P K M P r = (3.29)
Trong đó : MP là mômen phanh của các cơ cấu phanh;
rK là bán kính tính toán của bánh xe.
Lực phanh riêng γP là lực phanh tính trên một đơn vị trọng lượng toàn bộ G của ôtô: P P P G γ = (3.30)
Lực phanh riêng đạt cực đại khi lực phanh đạt cực đại:
P max P max P G. G G ϕ γ = = = ϕ (3.31)
Lực phanh riêng cực đại có giá trị bằng hệ số bám. Như vậy, về mặt lý thuyết, lực phanh riêng cực đại có thể đạt được giá trị 75 ÷ 80% trên mặt
đường nhựa khô nằm ngang. Nhưng trong thực tế, giá trị đạt được chỉ trong khoảng 45 ÷ 65%.
Ngoài ra có thể sử dụng thông số lực phanh riêng cho từng cầu xe
P1, P2
γ γ . Các giá trị này dùng để đánh giá khả năng sử dụng trọng lượng bám ở từng cầu. P1 P2 P1 P2 K1 K2 P P ; R R γ = γ = (3.32)
Cả bốn chỉ tiêu trên đều có giá trị ngang nhau, nghĩa là khi đánh giá chất lượng phanh chỉ cần dùng một trong bốn chỉ tiêu đó.
Tại Việt Nam hiện nay, tiêu chuẩn về hiệu quả phanh cho phép ôtô lưu hành trên đường được quy định tại tiêu chuẩn 22 TCN 224 - 2001: “Tiêu chuẩn an toàn kỹ thuật và bảo vệ môi trường của phương tiện cơ giới đường bộ” do Bộ trưởng Bộ Giao thông vận tải Việt Nam ban hành ngày 05/12/2001.
Tiêu chuẩn này quy định thử xe ở chế độ không tải, trên mặt đường bê tông nhựa hoặc bê tông xi măng bằng phẳng và khô, được đánh giá bằng một trong hai chỉ tiêu: SP hoặc JPmax, hệ số bám ϕ không nhỏ hơn 0,6. Vận
tốc bắt đầu phanh là 30[Km/h] (8,33[m/s]).
Bảng 3.1 Tiêu chuẩn kiểm tra hiệu quả phanh công tác định kỳ trên đường ở Việt Nam
Loại ôtô SP [m], Không lớn hơn
JPmax [m/s2], Không nhỏ hơn Ôtô con, ôtô con chuyên dùng
đến 09 chỗ (kể cả người lái) 7,2 5,8 Ôtô tải có trọng lượng toàn bộ
không lớn hơn 8000KG, ôtô khách trên 09 chỗ (kể cả người lái) có tổng chiều dài không lớn hơn 7,5m
9,5 5,0
Ôtô tải hoặc đoàn ôtô có trọng lượng toàn bộ lớn hơn 8000KG, ôtô khách trên 09 chỗ (kể cả người lái) có tổng chiều dài lớn hơn 7,5m
11 4,2
Qua những phân tích trên ta thấy cần thiết phải có cơ cấu tự động điều chỉnh áp suất khí nén trong dẫn động phanh đến các cầu theo sự thay đổi của mômen bám, khi đó sẽ loại trừ được khả năng hãm cứng không đúng lúc của các bánh xe. Thời điểm cần điều chỉnh áp suất khí nén trong dẫn động là khi đạt giá trị (Q0, ϕ0), sao cho khi lực bàn đạp đạt đến giá trị Qmax
thì mômen phanh ở cả hai cầu đều đạt bằng giá trị của mômen bám. Trọng lượng bám sẽ được sử dụng hiệu quả hơn. Để làm được điều đó cần có cơ cấu tự động điều chỉnh lực phanh (bộ điều hoà lực phanh) và cơ cấu chống hãm cứng bánh xe (ABS). Qua đó cũng để nắm vững những điều kiện để phanh xe hiệu quả trong quá trình sử dụng và khai thác xe.
CHƯƠNG 4
HƯỚNG DẪN KHAI THÁC SỬ DỤNG HỆ THỐNG PHANH TRÊN Ô TÔ DU LỊCH
Trên cơ sở các đặc điểm đã tìm hiểu, phần cuối cùng của đồ án tập trung vào quá trình sử dụng của hệ thống phanh trên ô tô du lịch trong điều kiện thực tế, nhằm đưa ra được phương pháp khai thác hiệu quả nhất.
4.1. Công tác kiểm tra bảo dưỡng trong quá trình khai thác.
Trong quá trình khai thác, để đảm bảo cho các cụm, hệ thống luôn trong tình trạng kỹ thuật tốt nhất, người quản lý sử dụng xe cần phải thực
hiện tốt công tác kiểm tra bảo dưỡng bao gồm: kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên, bảo dưỡng cấp 1 và bảo dưỡng cấp 2, trong đó có các nội dung sau:
4.1.1. Kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên.
Công tác kiểm tra bảo dưỡng thường xuyên do người sử dụng thực hiện hàng ngày hay sau mỗi hành trình dài của xe. Thông thường, đối với xe du lịch, khối lượng công việc bảo dưỡng thường xuyên được giảm tối thiểu cho người sử dụng và có nội dung chi tiết trong sách hướng dẫn sử dụng đi kèm theo xe.
Trong quá trình sử dụng, cần tạo thói quen kéo phanh tay mỗi khi dừng xe, đạp thử phanh chân trước khi hạ phanh tay và cho xe khởi hành. Tránh để các bánh xe bị trượt lết trong khi phanh. Không phanh xe liên tục khi xuống dốc dài mà cần kết hợp phanh xe bằng động cơ. Sau khi xe lội nước, cần phải rà phanh trước khi cho xe chuyển động bình thường.
Thường xuyên kiểm tra lượng dầu phanh trong bình, tránh để dầu phanh tiếp xúc với không khí và tạp chất. Kiểm tra độ kín khít của các mối nói và đường ống dẫn dầu bằng mắt thường. Sau một hành trình dài, cần kiểm tra nhiệt độ ở các cơ cấu phanh và xy lanh chính, lượng dầu trong bình chứa.
Trong quá trình sử dụng, nếu hành trình bàn đạp phanh tăng đột ngột, hiệu quả phanh bị giảm, xe bị lệch hướng chuyển động khi phanh, cơ cấu phanh bị cháy khét, bó kẹt hay phát tiếng rít, người lái cần khẩn chương dừng xe, kiểm tra và khác phục hư hỏng.
Người sử dụng phải chú ý đến các định kỳ bảo dưỡng theo khuyến cáo của nhà sản xuất, cần tiến hành đúng, đủ các nội dung đã đề ra. Nếu xe thướng xuyên phải hoạt động trong các điều kiện đặc biệt như : môi trường nhiều bụi bẩn, đường gồ ghề, đồi núi nhiều khúc cua gấp, nhiều đèo dốc, xe sử dụng ở vùng gần biển, xe chịu tải trọng nặng, xe phải lội nước, xe ít sử
dụng. Đối với các xe được thiết kế cho các nước thuộc vùng khí hậu ôn đới và hàn đới, khi đưa vào khai thác tại Việt Nam cũng cần phải có các chế độ khai thác đặc biệt và bảo dưỡng định kỳ sớm hon.