Trường hợp ô tô đầy tải:
Khi phanh, bỏ qua lực cản gió Pw và lực cản lăn Pf1, Pf2 vì khi phanh vận tốc giảm dần rất nhanh, nếu như phanh đến vận tốc V = 0 thì lực Pf1+ Pf2 rất nhỏ so với PP1+PP
Hình 1.17: Sơ đồ lực tác dụng lên ô tô khi phanh
Từ hình 6.2. Ta viết phương trình cân bằng mômen: Với g G J P a P j . (6.3) b J gh L G Z a p g1 1 . (6.4) a J gh L G Z a p g1 2 . (6.5) Để sử dụng hết trọng lượng bám của ôtô thì cơ cấu phanh được bố trí ở các bánh xe trước và sau. Lực phanh lớn nhất đối với toàn bộ xe tức là phanh có hiệu quả nhất khi lực phanh sinh ra ở các bánh xe tỉ lệ thuận với tải trọng tác dụng lên chúng.
Từ đó ta có lực phanh cực đại tác dụng lên bánh xe ở cầu trước và sau là : - Lực phanh sinh ra ở cầu trước:
Pp1 = .Z1 [N] (6.6) - Lực phanh sinh ra ở cầu sau:
Pp2 = .Z2 [N] (6.7)
Từ (6.6) và (6.8) ta có lực phanh sinh ra ở một bánh của cầu trước là : 0 1 . . 2 . a g p b h L G P [N] (6.8) Với : Ga = 26060 [Kg] = 255648,6 [N] L = 3940 [mm] = 3,940 [m] Lo L a b hg O Ga Z2 Z2/2 Z2/2 Z1 O1 O2 L Pj P Pp2/2 Pp1 Pp2/2
0,9525 .1,4587 94 , 3 2 6 , 255648 . 1 p P = 30901,18. + 47324,18.2 [N]
Từ (6.7) và (6.8) ta có lực phanh cần sinh ra ở một bánh của cầu sau là:
0 2 . 4 . g p a h L Ga P (6.9) 2,9875 .1,4587 94 , 3 4 6 , 255648 . 2 p P = 41461,3. - 23662,09.2 [N] Vậy mômen cần sinh ra ở các cơ cấu phanh.
+ Mô men phanh cần sinh ra ở 1 cơ cấu phanh trước:
Mp1 = Pp1.rbx (6.10) Trong đó : rbx : bán kính làm việc của bánh xe
Mp1 = (30901,68. + 47324,18.2 ).0,505
= 15605,34. + 18349,59.2 [Nm] (6.11) + Mô men cần sinh ra ở cơ 1 cấu phanh sau:
Mp2 = Pp2.rbx = (41461,3. - 23662,09.2 ). 0,505 = 24472,95. - 9174,79.2 [Nm]
Với các giá trị hệ số bám khác nhau, ta có bảng 6.1 sau:
Kết quả tính toán trên là đối với một cơ cấu phanh. Mà cầu trước có 2 cơ cấu và cầu sau có 4 cơ cấu phanh, nên mô men phanh do cầu trước và cầu sau sinh ra sẽ là:
Giá trị mô men phanh do cầu trước và cầu sau sinh ra theo hệ số bám φ với trường hợp xe đầy tải sẽ là:
φ 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0.6 0.7 0.8
Mp1(Nm) 42921.59 9541.1 15745 22906 31022 40094 50123 61107
Hình 1.18: Đồ thị biểu diễn mối quan hệ giữa Mp1 và Mp2 theo hệ số bám
Đường số 1 biểu diễn mối quan hệ giữa Mp1 và Mp2 theo hệ số bám φ khi xe đầy tải.
Đường số 2 biểu diễn mối quan hệ giữa Mp1 và Mp2 khi P1 = P2.
Đường số 3 biểu diễn mối quan hệ giữa Mp1 và Mp2 theo hệ số bám φ khi xe không tải.
0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 0 10000 20000 30000 40000 50000 60000 70000 Mp1 ( N.m ) M p2 ( N .m )
KẾT LUẬN CHƯƠNG 1
Qua chương 1 giúp ta hiểu được tổng quan về hệ thống phanh trên ô tô. Phân biệt được các loại cơ cấu phanh và dẫn động phanh được trang bị trên ô tô. Biết được nguyên lý làm việc, các chế độ làm việc của hệ thống. Hơn thế nữa giúp ta nhận thức được tầm quan trọng, sự tối ưu của hệ thống phanh, giúp cho xe luôn duy trì được khả năng di chuyển ổn định, cân bằng tốt khi phanh. Trong chương 1, các phần tính toán momen phanh, ... giúp ta hiểu sâu hơn về hệ thống phanh.
CHƯƠNG 2. HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRÊN XE TẢI 2.1. Giới thiệu về xe tham khảo xe ô tô tải ben HYUNDAI HD270
Xe ôtô Hyundai là một trong những loại xe ô tô tải được dùng nhiều trong việc vận chuyển hàng hoá bằng đường bộ của nước ta. Đây là loại ôtô được sản suất tại Hàn Quốc với khả năng chuyên chở lớn. Xe có ba cầu trong đó hai cầu chủ động và một cầu dẫn hướng. Với cấu tạo ba cầu này giúp cho xe có thể làm việc trên mọi địa hình phức tạp. Nước ta đang trong quá trình phát triển nhiều hạ tầng, công trình cầu đường, thủy điện thì loại xe này là một sự lựa chọn tối ưu cho việc chuyên chở hàng hóa, vật liệu.
Hệ thống phanh của xe là loại phanh dẫn động bằng khí nén. Cơ cấu phanh kiểu tang trống.
Hình 2.1: Tổng thể xe HYUNDAI HD 270
2.2. Các thông số kĩ thuật của xe Hyundai
-Chiều dài toàn bộ (La): 7660 mm -Chiều rộng toàn bộ (Ba): 2495 mm -Chiều toàn bộ (Ha): 2680 mm 2 4 9 5 2 3 0 0 4900 3290 1495 2 8 6 0 1300 1575 2040 9 0 5 7660 1 8 5 0
-Kích thước thùng xe: 4900 x 2300 x 950 mm -Tự trọng (Go): 11600 Kg -Tải trọng (Gt): 15000 Kg -Vận tốc cực đại (Vmax): 100 Km/h -Số cầu: 3 cầu -Trọng lượng toàn bộ (Ga): 26060 Kg -Trọng lượng phân bố lên cầu 1 (Ga1)63000 Kg -Trọng lượng phân bố lên cầu 2-3 19760 Km/h
-Động cơ diesel: D8AY
-Công suất cực đại đ/c (Nemax): 340 Kw -Momen xoắn cực đại đ/c (Memax): 110 Nm
-Công thức bánh xe: 6x4
-Khoảng cách giữa các trục: Trục 1-2: 3290 mm Trục 2-3: 1300 mm
- Loại lốp: 11.00R20-16PR
-Hệ thống lái: Tay lái trợ lực thủy lực
-Hộp số: 10 số tiến, 2 số lùi
2.3. Hệ thống phanh trang bị trên xe Hyundai
2.3.1. Giới thiệu chung
Xe được trang bị hệ thống phanh khí nén, được chia thành các hệ thống con riêng biệt. Cơ cấu dẫn động của hệ thống con là độc lập, tách biệt nhau bằng các van bảo vệ. Cơ cấu phanh tang trống trên tất cả các bánh xe.
Hệ thống phanh được chia ra các thành phần chính sau đây: -Hệ thống phanh chính ( phanh chân).
-Hệ thống phanh phụ.
-Hệ thống phanh đỗ ( phanh tay ). -Hệ thống phanh sự cố.
Trên sơ đồ hệ thống phanh gồm các cụm chi tiết có mối liên hệ chặt chẽ với nhau: Nguồn khí nén trong hệ thống phanh là do máy nén khí cung cấp.
Máy nén khí 7, bộ điều chỉnh áp suất 8, bộ bảo đảm chống đông đặc và lọc nước 6 là phần nguồn của cơ cấu dẫn động khí nén. Không khí được lọc sạch ở phần này rồi đi vào các phần còn lại của cơ cấu dẫn động phanh bằng khí nén và các nguồn tiêu thụ khác.
Hình 2.2: Sơ đồ tổng quan hệ thống phanh khí nén
1. Van phanh tay; 2. Mâm phanh; 3. Cụm cơ cấu phanh trước; 4. Van điều chỉnh áp suất khí nén cầu trước; 5. Nút chia khí nén; 6. Máy nén khí; 7. Bộ lọc tách nước; 8. Van điều áp; 9. Bầu phanh trước; 10. Van bảo vệ hai ngã;
11. Bình chứa khí nén; 12. Đồng hồ đi áp suất khí nén; 13. Bình chứa khí nén; 14. Van xả đáy; 15. Tổng van phanh; 16. Bầu phanh lốc kê; 17. Ống dẫn khí nén; 18. Cơ cấu phanh sau; 19. Van cấp xả phanh tay; 20. Bộ điều hòa lực phanh.
2.3.2. Cấu tạo của hệ thống phanh
Qua sơ đồ nguyên lí như hình vẽ trên: nguồn khí nén được cung cấp bởi máy nén khí 7. Bộ điều chỉnh áp suất 8 và bộ lọc 6 là phần nguồn của cơ cấu dẫn động, không khí được lọc sạch rồi đi vào các bình chứa khí nén và đi tới các bộ phận khác của cơ cấu dẫn động và các nguồn tiêu thụ khác.
Dẫn động phanh chân của bánh trước gồm có: van bảo vệ hai nhánh 10, bình chứa khí nén 11, phần dưới van phân phối 15, van hạn chế áp suất 4, hai bầu phanh trước 9, đồng hồ nanomét hai kim, các cơ cấu phanh trước và các ống dẫn.
Dẫn động phanh chân của bánh xe sau, gồm có van bảo vệ hai nhánh 10, bình khí nén 13, đồng hồ nanomet hai kim, phần trên của van phân phối 15, bộ điều chỉnh lực phanh 16, bốn bầu phanh 17 của cơ cấu phanh sau và các ống dẫn.
b) Hệ thống phanh dừng ( phanh tay )
Dẫn động phanh tay gồm có van phanh tay 1, bốn bình tích năng lò xo 17, van xả nhanh phanh tay 18.
2.3.3. Nguyên lí làm việc của hệ thống phanh
a) Phanh chính -Khi chưa phanh:
Khí nén đi từ máy nén khí 7, qua bộ điều chỉnh áp suất 8, qua bộ lắng và lọc tách ẩm 6, qua van phân chia và bảo vệ hai nhánh 10, không khí sau đó đi vào bình chứa khí nén 11 - 13, và đến các đường khí nén độc lập. Lúc này khí nén từ bình chứa theo các đường ống chờ sẵn trước tổng van phân phối 15. Tổng van lúc này vẫn chưa làm việc nên dòng khí nén chưa được thông qua van này để đi đến các đường ống nối ở phía sau tổng van. Tất cả các van khí tới các bầu phanh đều đóng kín, không nối thông đường hơi có áp lực hơi với đường thông để đi đến các bầu phanh.
-Khi phanh:
Người lái xe tác dụng lên bàn đạp phanh ấn bàn đạp phanh đi xuống, tác dụng lên tổng van phân phối hai ngăn số 15, lúc này tổng van làm việc mở đường thông cho dòng khí nén đi qua đến các đường ống nối phía sau tổng van và hai dòng phanh được làm việc như sau:
+ Từ ngăn trên của tổng van phân phối hai ngăn số 15, đưa hơi có áp lực đến bộ điều hòa lực phanh 16, sau khi qua bộ điều hòa lực phanh hơi có áp lực
đến các bầu phanh bánh xe cầu sau. Lúc này bầu phanh tác dụng lên ty đẩy điều khiển cơ cấu phanh làm cho cam quay hoạt động ép má phanh và trống phanh. + Từ ngăn dưới của tổng van phân phối hai ngăn số 15, đưa hơi có áp lực đến van cấp và xả nhanh khí nén cầu trước 4, điều khiển van này mở ra, mở đường thông cho khí nén đi từ bình chứa khí nén 11 đến các bầu phanh bánh xe trước.
Khi phanh với cường độ nhỏ. Người lái chỉ tác dụng một lực nhẹ lên bàn đạp phanh lúc này bàn đạp chỉ đi xuống một phần, tỳ nhẹ lên tổng van phân phối 15, lúc này van 15 sẽ mở ra ( nhưng mở không hoàn toàn ) cho một phần khí nén đang chờ phía trước đi qua theo đường ống đi đến các bầu phanh để giảm dần vận tốc của xe.
Khi phanh với cường độ lớn: lúc này người lái phải tác động một lực lớn lên bàn đạp phanh, ấn bàn đạp đi xuống hoàn toàn để mở cho khí nén từ trước tổng van thông qua phía sau đi đến các bầu phanh để tác động lên cơ cấu phanh. Lúc này, vận tốc của xe giảm một cách nhanh chóng.
-Khi nhả phanh:
Người lái thôi tác dụng lên bàn đạp phanh, bàn dạp phanh trở lại trạng cũ, thôi tác dụng lên tổng phanh số 15, các van trở về vị trí ban đầu (trạng thái không làm việc) do đó ngắt dòng hơi có áp lực đến các bầu phanh. Lúc này các van cấp dòng khí nén đóng lại và van xả mở ra và xả dòng khí nén từ bầu phanh ra khí quyển.
b) Phanh dừng -Khi chưa phanh:
Khí nén từ bình chứa 11 - 13, theo đường ống qua van điều khiển phanh tay 1 cho khí nén đến các bầu phanh lốc kê, đẩy bát phanh đi lên nén các lò xo tích năng ở ngăn trên trong bầu lại ( xe chuyển động ).
-Khi phanh:
Người lái kéo cần phanh tay số 1, đóng van phanh lại ngắt không cho dòng khí nén từ bình chứa khí nén đến van 18 nên xảy ra hiện tượng sụt áp ở phần
điều khiển làm van này mở cửa thông với khí quyển đưa dòng khí có áp lực từ phần dưới bầu phanh ra ngoài, lúc này lò xo tích năng trong các bầu phanh không chịu nén nữa và được trả lại, lực trả của lò xo tác dụng vào thanh đẩy làm cho thanh đẩy chuyển động truyền đến cần dẫn động cam, làm quay cam phanh đẩy các guốc phanh. Lúc này các má phanh ép chặt vào trống phanh. Các bánh xe được phanh cứng lại.
-Khi nhả phanh:
Người lái kéo cần phanh tay số 1 về vị trí ban đầu, van này mở ra cho dòng khí nén đi từ bình chứa khí nén 11 đến van 18 điều khiển đóng đường thông khí nén ra khí quyển và mở thông đường khí nén từ bình chứa đến các bầu phanh lốc kê, đẩy bát phanh đi lên nén các lò xo tích năng lại. Lúc này thanh đẩy kéo cần dẫn động phanh về trạng thái ban đầu. Dưới tác dụng của lò xo hồi vị bên trong guốc phanh, hai guốc phanh được thu về, tách má phanh ra khỏi trống phanh (xe chuyển động).
2.4. Kết cấu các bộ phận chính của hệ thống phanh
2.4.1. Van điều khiển phanh tay
Van điều khiển phanh tay dùng để điều khiển bầu phanh lốc kê, lò xo tích năng của cơ cấu dẫn động hệ thống phanh tay.
2.4.2. Tổng van phanh ( van phân phối )
Hình 2.3: Van phân phối hai dòng
1. Cốc nén; 2.Chốt hãm; 3.Vít chỉnh; 4. Cần kéo; 5.Nắp che; 6. Chốt quay 7. Nắp trên; 8. Ống trượt; 9.Tấm gá; 10.Vít cấy; 11.Lò xo hồi vị pittông trên; 12.Van trên; 13.Lò xo hồi vị van trên; 14.Thân dưới; 15.Pittông van
dưới; 16.Pittông lớn; 17.Thân dưới; 18.Lò xo hồi vị pittông dưới; 19.Van dưới; 20.Ty đẩy ba cạnh; 21.Lò xo hồi vị van dưới; 22.Bạc dẫn hướng van
23 21 D 22 25 24 B 26 20 17 19 C 18 13 16 14 15 A 12 9 10 8 7 6 5 4 2 27 1 3 11
dưới; 23.Đệm kín; 24.Vờng phớt pittông lớn; 25.Pittông van trên; 26.Đệm đàn hồi; 27.Cốc đàn hồi; AC.Từ bình khí đến; B. Đầu ra đến cầu sau; D. Ra
cầu trước
Để tăng tính an toàn cho hệ thống phanh thì đối với dẫn động bằng khí nén cũng sử dụng loại dẫn động hai dòng. Có nghĩa là có hai dòng độc lập từ bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu phanh bánh xe. Trong trường hợp đó người ta sử dụng van phân phối kép được mô tả như hình vẽ.
Cấu tạo chung và tên gọi các chi tiết của van phân phối kép được mô tả và chỉ dẫn trên hình vẽ dưới đây.
Van có hai ngăn được gọi là ngăn trên và ngăn dưới trong mỗi ngăn đều có các van nạp, van xả và các pitông điều khiển để điều chỉnh cho dòng khí đi qua van đến các bộ phận khác của hệ thống phanh.
-Nguyên lí làm việc:
+ Khi chưa phanh lò xo 13 và 21 giữ cho van của ngăn trên và ngăn dưới đóng cửa nạp nên khí nén từ bình chứa tới các cửa A, C bị chặn lại và thường trực ở đó.
+ Khi phanh đòn mở 4 quay quanh chốt cố định ép con lăn 6 tì lên cốc ép 1 làm cốc ép 1 đi xuống. Khi đã khắc phục xong khe hở tự do giữa cốc ép và bích chặn 27 thì bích chặn ép phần tử đàn hồi 26 tì vào pitông tuỳ động 25 làm pitông đi xuống. Khi đế van xả (nằm trên pittông tuỳ động) đi hết khe hở giữa nó với nắp van thì van xả đóng lại và van nạp trên bắt đầu mở.
+ Khi này ở ngăn trên khí nén từ cửa A qua van nạp ngăn trên thông sang cửa B để dẫn đến các bầu phanh bánh xe. Đồng thời với quá trình này do cửa B có một lỗ a thông với khoang dưới (Phía trên pittông lớn 25) nên một dòng khí có áp suất sẽ tác dụng lên mặt trên của pittông lớn 16 làm nó đẩy pittông nhỏ đi xuống. Khi khe hở giữa đế van xả và nắp van được khắc phục thì van