Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh

2.4.1 Kiểm tra hiện tượng tự siết

- Hiện tượng tự xiết trong quá trỡnh phanh là hiện tượng khi má phanh ộp sát vào trống phanh chỉ bằng lực ma sát mà khụng cần tác động lực P của truyền động lờn guốc phanh. Trong trường hợp như vậy mụ men phanh đứng về phương diện mà núi sẽ tiến tới vụ hạn.

- Hiện tượng tự xiết sẽ gõy ra bú cứng bánh xe, làm mất ổn định khi phanh, nhất là trong trường hợp xe tiến. Do đú trong tớnh toán thiết kế cần kiểm tra hiện tượng tự xiết khi xe tiến.

- Để kiểm tra hiện tượng tự xiết, ta thiết lập mụi quan hệ giữa mụ men phanh Mp và lực ộp P.

Xảy ra hiện tượng tự xiết khi:

Trong đú: C- là khoảng cách từ tõm bánh xe đến tõm chốt quay của má phanh(mm), C=165 mm.

+) Trường hợp xe tiến: khi xe tiến về phớa trước, hiện tượng tự xiết chỉ cú thể xảy ra ở guốc phanh trước.

Với μ=0,3; ρt = 238,55(mm); δt=11018'

=>tg ϕ=165.cos11,3

238,55−165.sin 11,3=0,69>μ=0,3

→ Vậy khụng xảy ra hiện tượng tự xiết ở bánh xe khi xe tiến. +) Trường hợp xe lựi.

Với μ=0,3; ρs=238.55 (mm); δt=11018’

=>tg ϕ=165.cos11238,55−165.sin 11,3 ,3=0,69>μ=0,3

→ Vậy khụng xảy ra hiện tượng tự xiết ở bánh xe khi lựi.

2.4.2 Xỏc định kớch thước mỏ phanh

- Kớch thước má phanh chọn trờn cơ sở đảm bảo cụng ma sát riờng áp suất trờn má phanh, tỷ số trọng lượng toàn bộ của ụ tụ trờn diện tớch toàn của các má phanh và hạn chế độ làm việc của phanh.

2.4.2.1 Kiểm tra cụng ma sỏt riờng.

- Cụng ma sát riờng L xác định trờn cơ sở má phanh thu toàn bộ động năng của ụ tụ chạy với vận tốc V0 trước khi phanh.

L= GV0

2

2gFΣ≤[L]=400ữ1000(J/cm2)(∗)

Trong đú: G là trọng lượng toàn bộ của ụ tụ khi đầy tải, G = 49800 (N) Vo là vận tốc bắt đầu phanh, chọn Vo = 60 Km/h = 16,67 m/s

g: Gia tốc trọng trường, lấy g=9,81 m/s2

F: diện tớch toàn bộ của các má phanh ở tất cả các bánh xe.

Ta cú cụng thức tớnh diện tớch là: m 0i t i i 1 F .r .b    0i: gúc ụm má phanh thứ i

bi: bề rộng của má phanh thứ I, khảo sát thực tế bi= 160 (mm) Rt: bán kớnh trống phanh, Rt = 205 mm.

Ta chọn cơ cấu phanh ở 4 bánh là như nhau, nờn ta cú: F∑¿=4(Ft+Fs)¿

Trong đú: Ft là diện tớch của má phanh trước. Fs là diện tớch của má phanh sau.

F∑¿¿= 4.(1,74.205.160+1,74.205.160) = 456567 (mm2) = 4565,67 (cm2)

Thay vào (*) ta được: → L= 49800.16,672

2.9,81.4565,67=¿154,48 (J/cm2) ≤ [L]

→ Vậy thừa món điều kiện L ≤ [L] =400ữ 1000 (J/cm2).

Kết luận: Vậy má phanh chọn thỏa món toàn bộ năng lượng khi phanh bánh xe.

2.4.2.2 Kiểm tra ỏp suất trờn bề mặt ma sỏt.

- Khi muốn biết thời gian phục vụ của má phanh hay tuổi thọ của nú thỡ ta xột đến áp suất trờn bề mặt ma sát dựa vào thụng số q.

q=μ..rMP

t2.bm.β0≤[q]=1,5ữ2,0MPa

- Theo cụng thức (**) ta thấy khi muốn xột đến thụng số q thỡ phụ thuộc vào gúc ụm má phanh và mụ men phanh sinh ra tại cơ cấu phanh vậy ta chỉ xột đến má phanh cú gốc ụm lớn và chịu mụ men phanh lớn.

trước chịu mụ men phanh lớn hơn má sau.

- Ta cú: = 0,3- Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh

0 = 1000 = 1,74 rad

Rt = 205 mm; b = 160mm FΣ = 4565,67 (cm2)

- Với cầu trước mụ men sinh ra tại một cơ cấu phanh là: Mpt =2686,9 (N.m)

→ q= 0,3.0,16 .0,45652686,9 = 765514,27 N/m2 = 0,76 Mpa ≤ [q] = 1,5 ữ 2,0 Mpa

→Kết luận: Vậy guốc phanh trước đảm bảo áp suất riờng, do đú guốc phanh sau cũng

đảm bảo áp suất riờng.

2.4.2.3 Thời gian làm việc của mỏ phanh cũn được đỏnh giỏ bằng tỉ số

p=FM

Σ≤[p]=(2,5ữ3,5).104KG/m2

M – Khối lượng toàn bộ của ụ tụ, M=4980 KG

FΣ = 4565,67 (cm2) = 0,4565 (m2) – Tổng diện tớch của bề mặt ma sát của các má phanh ở tất cả các cơ cấu phanh

→ p = 0,45654980 = 1,09 KG/m2 ≤ [p]

Kết luận: Vậy giá trị p nằm trong giới hạn cho phộp.

2.4.2.4 Kiểm tra nhiệt độ tang trống

- Trong quá trỡnh phanh động năng của ụ tụ chuyển thành nhiệt năng ở trống phanh và một phần thoát ra mụi trường khụng khớ, phương trỡnh cõn bằng nõng lượng là:

G g(V 12−V 22 2 )=mt.C.t0+Ft.∫ 0 t Kt.dt

- Khi phanh ngặt ở thời gian ngắn, số hạng thứ hai cú thể bỏ qua. Do đú ta cú thể xác định sự tăng nhiệt độ trống phanh như sau:

τ=G(V12−V22)

2gmt.C ≤[τ]=150C



Sự tăng nhiệt độ của trống phanh khi phanh tới Vo= 30 km/h, V= 0 km/h, khụng quá 15o

τ– Độ gia tăng nhiệt độ. τ = 273° K ữ573° K

G – Trọng lượng toàn bộ của ụ tụ khi đầy tải: G = 4980 KG g – Gia tốc trọng lượng: g = 9,81 m/s

C – Nhiệt dụng riờng của trống phanh làm bằng gang. C = 500 J/Kg.độ

mt – Khối lượng trống phanh và các chi tiết bị nung núng. mt=6.moi=6.γ .V γ– Khối lượng riờng. γ=6,8ữ7,4g/cm3

V – Thể tớch trống phanh Thay các thụng số vào ta cú:

V=π.(410 2 )2 .10+π.120 4 (4102−4002)=2083661(mm3)=2083,6(cm3) mt = 6.6,8.2083,6 = 85010,88 (g) = 85,01 (Kg) → τ = 4980.2.500 .85,01(8,332) = 4,06° C < [τ]

→ Kết luận: Sự thoát nhiệt của cơ cấu phanh đó thiết kế là tốt.

2.5 Tớnh bền trống phanh

2.5.1 Tớnh ỏp suất tỏc dụng lờn trống phanh

Áp suất trong trống phanh tớnh theo cụng thức kinh nghiệm sau:

q=μ. .rMP

t2.bm.β0≤[q]=1,5ữ2,0MPa

Trong đú:

Mp – là Momen phanh do guốc phanh trước và guốc phanh sau sinh ra.

Mp=2686,9N

μ – Hệ số ma sát giữa má phanh và trống phanh. μ=0,3 b – Bề rộng má phanh, b = 160 (mm)

rt – Bán kớnh trống phanh, rt = 205 (mm)

β0 – Gúc ụm của tấm ma sát, βo = 100° q= 2686,9

2.5.2 Tớnh ứng suất hướng tõm và ứng suất tiếp tuyến

- Ứng suất hướng tõm tớnh theo cụng thức kinh nghiệm sau:

σn= qa'2

b'2−a'2(1−b'2

r2 )

- Ứng suất tiếp tuyến theo cụng thức kinh nghiệm sau:

σt= qa '2

b'2−a'2(1+b'2

r2 ) Trong đú:

a’ – Bán kớnh trong của trống, a’= 200 (mm) b’ – Bán kớnh ngoài của trống, b’ = 205 (mm)

r – Khoảng cách từ tõm đến điểm cần tớnh, khi r = a’ thỡ σn và σt đạt giá trị cực đại.

σn=78034,07ì0,22 0,2052−0,22 (1−0,2052 0,22 )=−78034,07(KG/m2)=−7,8(KG/cm2) σt=78034,07ì0,22 0,2052−0,22 (1+0,2052 0,22 )=3160861,53(KG/m2)=316,08(KG/cm2) Ta cú ứng suất tương đương bằng:

σtd=√σ n2+σ

t2=√(−7,8)2+316,082=316,17(KG/cm2)

Để đảm bảo an toàn ta láy thờm hệ số an toàn n = 1,5

σtd = 1,5.316,17 = 474,26 (KG/cm2)

Trống phanh được làm bằng gam CX18-36 cú [σk] = 1800 (KG/cm2) → σtd=474,26 KG/cm2 ≤ [σk]

Kết luận: Trống phanh thiết kế đủ bền

2.4 Tớnh bền chốt phanh

2.4.1 Thõn chốt phanh chịu cắt ở hai mặt phẳng

- Điều kiện bền của chốt phanh làm việc theo hai mặt là, cụng thức khinh nghiệm:

τc=UF1= U1 n.2.πd2 4 = 2U1 n.πd2≤[τ]=400(kG/cm2) Trong đú: d – Đường kớnh của chốt, d = 2,2 (cm)

U1 – Lực tác dụng lờn chốt đó xác định ở phần trờn, U1 = 13490 N n – Số chốt phanh chịu lực, n = 2 Thay số ta cú: τc= 2ì1349,0 2ì3,14ì2,22=88,71(KG/cm 2)<[τC] 2.4.2 Tớnh chốt phanh theo dập

- Điều kiện bền khi dập, cụng thức kinh nghiệm:

σd=U1

ld ≤[σ]=800(kG/cm2) Trong đú:

d – Đường kớnh của chốt, d = 2,2 cm

U1 – Lực tác dụng lờn chốt đó xác định ở phần trờn, U1

l – Chiều dài của tấm truyền sức ộp vào thõn chốt, l = 50 mm Thay các giá trị vào ta cú:

σc=1349,0

5ì2,2 =122,63(kG/cm2)<[σd]

Kết luận: Chốt phanh thiết kế đủ bền.

2.5 Tớnh bền guốc phanh x 1 y x x 2 g 50 5 y y y c 2 c 1 2 120 5 5 r 1/ r 2/ r g

Hỡnh. Kớch thuốc guốc phanh

+ Y2 – Kớch thước chế tạo guốc phanh (khoảng cách từ trọng tõm phần trờn đến trọng tõm của phần dưới), Y2 = 27,5mm

+ Yc1 – Kớch thước của trọng tõm phần trờn đến đường trung hũa. + Yc2 – Kớch thước trọng tõm phần dưới đến đường trung hũa.

+ R1’ – Bán kớnh trọng tõm của phần diện tớch trờn tớnh đến tõm tang trống. R’1 = 185,5 mm

+ R2’ – Bán kớnh trọng tõm của phần diện tớch dưới tớnh đến tõm tang trống. R’2 = 158 mm.

+ RG – Kớch thước từ tõm bánh xe đến trọng tõm của guốc phanh. - Tớnh YC1:

Yc1= Y2F1

F1+F2

Trong đú:

Y2 – Kớch thước chế tạo guốc phanh, Y2 = 27,5 (mm) F1 – Diện tớch phần trờn chữ Π. F1 = 5.120 = 600 (mm2) F2 – Diện tớch phần dưới chữ Π. F2 = 2.5.50 = 500 (mm2)

⇒YC1=27,5ì600

600+500 =15(mm). → YC2 = Y2 – YC1 = 27,5 -15 = 12,5 (mm)

- Tớnh bán kớnh đường trung hũa:

Rth= F1+F2 F1 R1'+ F2 R2' Trong đú:

+ R1’ – Bán kớnh trọng tõm của phần diện tớch trờn tớnh đến tõm tang trống. R’1 = 185,5 mm

+ R2’ – Bán kớnh trọng tõm của phần diện tớch dưới tớnh đến tõm tang trống. R’2 = 158 mm.

⇒Rth=600600+500

185,5+500158

- Tớnh kớch thước từ tõm bánh xe đến trọng tõm của guốc phanh. RG = R’2 + YC2 = R’1 – YC1

→ RG = 185,5 – 15 = 170,5 mm

3.1 Thiết kế dẫn động phanh

3.1.1 Tớnh toỏn lượng khớ nộn

3.1.1.1 Cỏc thụng số kỹ thuật của mỏy nộn khớ

Chọn máy nén loại Pít tông hai xi lanh trên thị trờng có các thông số sau:

- Số lợng xi lanh: i = 2 đặt thẳng hàng. - Đờng kính xi lanh: d = 6 cm.

- Hành trình piston: S = 3,8 cm.

- Số vòng quay của máy nén khí: n = 1700 v/p. - Tỷ số truyền của đai: itđ = 2.

- Hiệu suất truyền khí của máy nén: η = 0,6.

3.1.1.2 Năng suất của mỏy nộn khớ ( lưu lượng)

- Xe thiết kế sử dụng năm bình khí nén, dung tích mỗi bình 140 (l).

→ Vậy tổng lợng khí nén trong các bình là: 5x140 = 700 (l).

- Năng suất của máy nén khí đợc tính theo công thức kinh nghiệm sau:

Q=π4.d.S.i.n.η(l/ph) Trong đó:

i - Số lợng xi lanh: i = 2 đặt thẳng hàng. d - Đờng kính xi lanh: d = 6 cm.

S - Hành trình piston: S = 3,8 cm.

n - Số vòng quay của máy nén khí: n = 1700 v/p. itđ - Tỷ số truyền của đai: itđ = 2.

Thay các giá trị trên vào công thức ta đợc:

Q=3,14 .0,62

4 .0,38.2.1700.0,6=219(l/ph)

* Kết luận: Sau 4 phút máy nén nạp đợc 4x219 = 876 (l) khí nén đảm bảo nạp đầy

tất cả các bình chứa.

3.1.1.3 Tính toán lợng tiêu hao nhiên liệu sau mỗi lần phanh

- Lợng tiêu hao không khí cho mỗi lần phanh chính bằng lợng không khí dãn nở ra các đờng ống từ van phân phối đến các bầu phanh.

* Thể tích khí trong các đờng ống Chọn đờng ống có đờng kính = 13 mm. Chiều dài đờng ống l = 24 m = 24000 mm. Do đó thể tích trong toàn bộ đờng ống là: Vong=π.d2 4 .l=3,14.13 2 4 .24000=3183960mm3. * Thể tích khí trong các bầu phanh

Ta coi độ dịch chuyển của guốc phanh lại phụ thuộc vào góc xoay của trục cam và càng nối trục cam.

Công thức xác định độ dịch chuyển của màng:

S= α 180.π.l Trong đó:

α - Độ xoay của càng bắt vào trục cam. α = 70.

l – Chiều dài của càng bắt vào trục cam, l = 159 mm. Thay các giá trị vào công thức ta đợc:

S = 7/180.3,14.159 = 19,4 mm.

- Thể tích khí bị tiêu hao trong sáu bầu phanh.

V=2.π.dbt 2 4 .St+4.π.dbs 2 4 .Ss Trong đó:

dbt ,dbs - Đờng kính hiệu dụng của các bầu phanh trớc và sau.Lấy tỷ số hiệu dụng = 0,8.

ở bầu phanh trớc: dt = 181.0,8 = 145 mm. ở bầu phanh sau: ds = 130.0,8 = 104 mm. Thay vào công thức trên ta đợc:

V=2.3,14.1454 2.19,4+4. 3,14.1044 2.19,4=1299247mm3=1,3(l) * Thể tích tiêu hao trong bầu phanh tự hãm sau mỗi lần phanh.

- Theo thiết kế bầu tự hãm phanh bằng lò xo và ép lên ty đẩy, khi không phanh khí nén ép lò xo tích năng, có bốn bầu tự hãm lắp ở bốn bánh xe của cầu giữa và cầu sau đợc thiết kế cùng với bốn bầu phanh công tác. Do vậy ta coi lợng không khí tiêu hao trong bốn bầu tự hãm sau mỗi lần đạp phanh là:

V=4. 3,14.1042

4 .19,4=658867mm3=0,66(l) * Lợng tiêu hao khí ở van phân phối

Lấy gần đúng VPP = 0,05 (l).

Vậy tổng cộng lợng không khí tiêu hao cho toàn bộ hệ thống sau mỗi lần đạp phanh là:

VΣ = V0 + Vb + Vh + VPP = 3,18 + 1,3 + 0,66 + 0,05 = 5,18 (l).

* Kết luận: Với dung tích toàn bộ các bình chứa là 700 (l). Lợng tiêu hao trên là không đáng kể, đảm bảo cho các lần phanh tiếp theo.

3.1.1.4 Tính bền đờng ống dẫn động phanh

- Trong tính toán có thể coi đờng ống là loại vá máng bịt kín hai đầu và có chiều dài lớn. (Đây là bài toán vá máng tròn xoay chịu tải trọng phân bố đối xứng tính theo lý thuyết không mô men).

Theo công thức sau:

σt=P.R

S ; σn=P.R 2.S

Trong đó:

P - áp suất bên trong của đờng ống, P = 7 KG/cm2.

S – Chiều dày đờng ống, S = 0,7 mm = 0,07 cm.

Đối với ống dẫn làm bằng hợp kim đồng thì: [σ]=2600(KG/cm2) Thay vào công thức trên ta đợc:

σt=7.00,07,65=65(KG/cm2)

; σn=7.02.0,,6507=32,5(KG/cm2) ứng suất tơng là:

σtd=√σt2+σn2=√652+32,52=72,5(KG/cm2)<[σ]

* Kết luận: Đờng ống dẫn động phanh thiết kế đủ bền.

TÀI LIỆU THAM KHẢO

1. Nguyễn Trọng Hoan. TÍNH TOÁN THIẾT KẾ ễ Tễ.

2. Nguyễn Hữu Cần, Phan Đỡnh Kiờn. THIẾT KẾ VÀ TÍNH TOÁN ễ Tễ MÁY KẫO TẬP 3. Nhà xuất bản Đại học và Trung học chuyờn nghiệp

3.Nguyễn Hữu Cần, Dư Quốc Thịnh, Phạm Minh Thỏi, Nguyễn Văn Tải, Lờ Thị Vàng. Lí THUYẾT ễ Tễ MÁY KẫO. Nhà xuất bản khoa học và kỹ thuật Hà Nội – 2005

4. Nguyễn Khắc Trai. CẤU TẠO GẦM ễ Tễ TẢI, ễ Tễ BUíT. Nhà xuất bản giao thụng vận tải

5. Nguyễn Khắc Trai, Nguyễn Trọng Hoan, Hồ Hữu Tài, Phạm Huy Hường, Nguyễn Văn Chưởng, Trịnh Minh Hoàng. KẾT CẤU ễ Tễ. Nhà xuất bản bỏch khoa- Hà Nội

6. https://www.wabco-customercentre.com/catalog/docs/8150100033.pdf 7.https://www.sgi.sk.ca/documents/625510/305872/airbrake_manual.pdf/1601c666-44bf- 4078-a1ae-97d436440885 8.https://www2.gnb.ca/content/dam/gnb/Departments/ps-sp/pdf/Publications/ab_manual- e.pdf 9. https://www.inf.gov.nt.ca/sites/inf/files/resources/air_brake.pdf