Ga1 (N) 15000 Ga2 (N) 34800 L (mm) 2760 Hg (mm) 950 Bánh xe 7.00-16
Loại cơ cấu phanh Tang trống trước, sau
Loại dẫn động phanh Khớ nộn 2 dũng
2.1 Tớnh toỏn thiết kế
2.1.1 Xỏc định momen cần cú tại cỏc cơ cấu phanh
Mô men phanh sinh ra ở các cơ cấu phanh phải đảm bảo giảm đ- ợc tốc độ hoặc dừng hẳn ôtô với gia tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở tất cả các bánh xe thì mô men phanh tính toán cần sinh ra ở mỗi cơ cấu phanh
Ở cầu trớc là: (12.12) ở cầu giữa và cầu sau là: (12.13) Với:
G - Trọng lợng toàn bộ của ôtô khi đầy tải, G = 49800 (N) a, b, hg – Toạ độ trọng tâm của ôtô (mm).
Ta có:
L – chiều dài cơ sở của ôtô; L = 2760 (mm). - Trọng lợng tĩnh trên cầu trớc, Ga1= 15000 (N).
- trọng lợng tĩnh lên cầu sau, Gb2= 34800 (N). Thay các thông số vào ta có:
Với các loại xe tải, khi đầy tải có thể lấy chiều cao trọng tâm hg = 950 mm
Jpmax - Gia tốc chậm dần cực đại của ôtô khi phanh, g – Gia tốc trọng trờng, g = 9,81 (m/s2).
φ – Hệ số bám của bánh xe với mặt đờng, khi thiết kế lấy φ = 0,6
rbx- Bán kính lăn của bánh xe; Bán kính bánh xe tính toán. rbx= . r0
- Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp (với xe thiết kế trang bị lốp có áp suất cao = 0,93) .
r0 - bán kính thiết kế, r0 = D/2 xe tham khảo có ký hiệu lốp 7.00-16 ta có:
- ở cầu trớc là: =
= 2686,9 Nm = 2606.34 Nm
+ Momen phanh cần sinh ra ở 1 cơ cấu phanh sau: = 2606.34 Nm
2.2 Tớnh toỏn thiết kế cơ cấu phanh
- Như đó trỡnh bày ở chương trước , cơ cấu phanh lựa chọn là cơ cấu phanh guốc.
- Tớnh toán cơ cấu phanh guốc nhằm mục đớch :
+ Xác định các thụng số hỡnh học của cơ cấu phanh : a,c,e,h
+ Xác định gúc và bán kớnh () của phản lực pháp tuyến tác dụng lờn má phanh .
+ Xác định lực cần thiết tác dụng lờn guốc phanh bằng phương pháp họa đồ
+ Xác định bề rộng má phanh + Tớnh toán kiểm tra cơ cấu phanh
- Kiểm tra hiện tượng tự xiết - Cụng ma sát riờng
- Nhiệt trong quá trỡnh phanh
Hỡnh Các thụng số hỡnh học của cơ cấu phanh - Cơ cấu phanh trước:
rt - Bỏn kớnh bề mặt ma sỏt của trống phanh; rt= 205 (mm) – Là gúc tớnh từ tõm chốt quay đến chỗ tỏn tấm ma sỏt; = 250
0- Gúc ụm mỏ phanh; 0 = 1000
= = 100o + 25o= 125o
0 - Gúc đặt tấm ma sỏt; 0 = 150
dk: Đường kớnh vũng trũn cơ sở của cam; dk = 38 (mm) lk: Chiều dài đũn dẫn động cam trước; lk = 150 (mm)
Cỏc kớch thước : a = 160(mm); b = 160(mm), c = 162 (mm) h = a + b= 160+160 = 320 (mm)
D1 = 185 (mm):Đường kớnh của màng bầu phanh trước - Cơ cấu phanh sau:
rt : Đường kớnh trống phanh; dt= 205 (mm)
– Là gúc tớnh từ tõm chốt quay đến chỗ tỏn tấm ma sỏt; = 250 0- Gúc ụm mỏ phanh; 0 = 1000
= = 100o + 25o= 125o
0 - Gúc đặt tấm ma sỏt; 0 = 150
h = a + b = 160 + 160 = 320 (mm) 2.2.2 Xỏc định gúc (δ) và bỏn kớnh (ρ) của lực tổng hợp tỏc dụng lờn mỏ phanh. Ta cú: 0 1 2 2 1 2 sin 2 sin 2 2 cos 2 cos tg
Gúc δ là gúc hợp bởi lực pháp tuyến N1 và trục X1-X1
β1: gúc tớnh từ tõm chốt quay của guốc phanh đến chỗ tán tấm ma sát : gúc ụm má phanh β2 = β1 + β0 Ta cú: 1 2 0 0 0 2 2 0 2 1 sin cos 2 sin cos cos 2 rt
Trong đú: ρ: bán kớnh điểm đặt của tổng phản lực tác dụng lờn guốc phanh khi phanh.
Rt : bán kớnh của tang trống, xe tham khảo cú Rt=205 mm.
* Đối với guốc phanh trước:
Chọn: 1 = 220, 0 = 1000=1,74 (rad), 2 = 1250
Do đú:
=> δt = 156’
* Đối với guốc phanh sau:
Do đú:
→ δs = 17013’
2.2.3 Xỏc định cỏc lực cần thiết tỏc dụng lờn guốc phanh bằng phương phỏp họa đồ.
- Guốc phanh phải chịu 3 lực:
+ Lực P do dẫn động phanh sinh ra. Phương, chiều và điểm đặt của lực được xác định theo kết cấu của cơ cấu phanh
+ Phản lực U từ chốt phanh tác dụng lờn guốc phanh, điểm đặt của lực này được coi là đặt tại tõm quay của guốc phanh O1.
+ Phản lực R của trống phanh tác dụng lờn má phanh.
→ Như vậy cả 3 lực trờn đều cú những yếu tố chưa biết về xác định được lực này người ta sử dụng phương pháp dựng hỡnh hay cũn gọi là phương pháp họa đồ lực phanh.
2.2.3.1 Xỏc định gúc ở cỏc cơ cấu phanh
- Khi tớnh toán cơ cấu phanh chỳng ta cần xác định lực P tác dụng lờn guốc phanh trước và sau để đảm bảo cho tổng mụ men phanh sinh ra ở guốc phanh trước và mụ men sinh ra guốc sau bằng mụ men tớnh toán của mỗi cơ cấu phanh đặt ở bánh xe.
- Khi đó chọn các thụng số kết cấu ở trờn ta đó tớnh được gúc δ và bán kớnh ρ nghĩa là xác định được hướng và điểm đặt lực N ( lực hướng vào tõm 0)
- Lực R là lực tổng hợp của N và T, lực R tạo với N một gúc φ - Gúc φ được xỏc định như sau:
T tg
N
→ tgφ = 0,3 => φ = φt = φs = 17o
2.2.3.2 Xỏc định bỏn kớnh
- Nếu guốc phanh bị ép bằng cam phanh (phanh khí) thì lực P1, P2 tác dụng lên hai guốc phanh sẽ khác nhau. Trong trờng hợp này khi cam quay, hai guốc phanh sẽ dịch chuyển nh nhau, do đó áp suất tác dụng lên hai má phanh bằng nhau và lực R1 = R2, vì vậy các thông số của hai guốc phanh là nh nhau.
- Với R đó biết, momen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của một bánh xe sẽ là:
Mp = Mp1 + Mp2 = R1.ro + R2.ro= (R1+ R2)ro
Trong đú bỏn kớnh ro : Là khoảng cỏch từ tõm O tới phương của lực R và được xỏc định theo cụng thưc:
- Đối với cơ cấu phanh cầu sau: + Đối với má trước:
= 247,77. = 71,19 (mm) + Đối với má sau: = 247,77. = 71,19 (mm)
- Vì 2 má phanh có kích thớc giống nhau ta có:
→
Nh vậy khi guốc phanh bị ép bằng cam quay,chúng ta có thể xác định ngay đợc lực R1 và R2.
- Đối với cầu trước:
- Muốn xác định các lực P, U chúng ta dùng phơng pháp hoạ đồ bằng cách vẽ đa giác lực của guốc phanh trớc và sau. Ta có R1 = R2 về giá trị nhng phơng và chiều của chúng khác nhau. Kéo dài lực P, lực R1, lực R2 các lực này cắt nhau ở O/ và O//, từ O/ và O// ta nối tới tâm chốt quay má phanh, ta có các phản lực U1 và U2. Nh vậy trên mỗi guốc phanh có ba lực P1; R1; U1 và P2; R2; U2. Ta xây dựng hai đa giác lực này bằng cách lấy hai đoạn bằng nhau để thể hiện hai lực R1; R2; trợt chúng song song với , , nối tiếp với là bằng cách trợt thớc kẻ song song với và lại nối tiếp với P1 cũng kẻ song song với , ta sẽ có tam giác khép kín, má sau cũng làm tơng tự. Sau đó dùng thớc kẻ đo đoạn R1 và đoạn U1 ta đợc tỷ số:
- Tơng tự nh vậy đối với P1.
Biết đợc lực P chúng ta có cơ sở để đi tính toán truyền động phanh, có nghĩa là xác định đợc các kích thớc của cam phanh, bầu phụ…
Từ họa đồ lực phanh ta xác định được độ dài các đoạn thẳng biểu diễn các lực tương ứng, giá trị lực R được biểu diễn bằng một đoạn cú độ dài là 200 (mm)
- Đối với cầu trước
Ta cú tỷ lệ xớch như sau: = = = 94,60 (mm) Đo trờn đồ họa lực phanh ta được
= 58 (mm) → = 5487,33 (N) = 136 (mm) → = 12865,6 (N) = 147 (mm) → = 13906,2 (N) = 70 (mm) → = 6622 (N) - Đối với cầu sau:
Ta cú tỷ lệ xớch như sau: = = = 91,77 (mm) Đo trờn đồ họa lực phanh ta được
= 58 (mm) → = 5322,66 (N) = 136 (mm) → = 12480,72 (N) = 147 (mm) → = 13490,19 (N) = 70 (mm) → = 6423 (N)
2.3 Tớnh toỏn cỏc kớch thước cơ bản của bầu phanh 2.3.1 Thiết kế tớnh toỏn bầu phanh trước
- Bầu phanh trước cú kết cấu đơn giản gồm hai nửa vỏ dập định hỡnh
bằng thộp dày từ 3 – 5 mm, một đĩa tỳ phanh đẩy màng cao su, áp suất tác dụng lờn màng (pittong) được chuyển thành lực tỳ đẩy tác động lờn thanh dẫn động lờn trục cam được thể hiện trờn sơ đồ tớnh toán hỡnh Q Pj 1 P1/ 2 P/ h l
Hỡnh. Sơ đồ tớnh toỏn lực tỏc dụng lờn thanh đẩy
- Xột cõn bằng tại cam ộp Phương trỡnh cõn bằng lực: Trong đú:
L – Cánh tay đũn, chọn theo xe tham khảo: L = 159 mm – Hiệu suất truyền động của cam, = 0,85
P’1, P’2 – Lực đẩy của cam lờn guốc trước và guốc sau.
h – Khoảng cách giữa hai lực P’1 và P’2 , chọn theo xe tham khảo : h = 46 mm
Thay số vào cụng sức (*) ta được :
- Xột sự cõn bằng của màng phanh
Trong đú:
Q1 – Lực tác dụng lờn thanh đẩy của bầu phanh. Q1 = 3123,32 N = 312,3 KG
Pj - Áp suất trong của bầu phanh, Pj = 7 KG/cm2
D1 – Đường kớnh hiệu dụng của màng phanh.
– Hệ số tớnh đến độ nạp khớ vào bầu phanh, = 1 – Hệ số tớnh đến tổn hao do ma sát, = 0,95
Plx – Lực ộp lũ xo, theo kinh nghiệm lấy: Plx = 14 KG
Thay các giá trị trờn vào cụng thức ta cú:
- Diện tớch hiệu dụng của bầu phanh
- Diện tớch bao kớn của bầu phanh: FB = = = 6123,97 mm2
K – Hệ số dự trữ năng lượng, lấy K = 0,8 - Đường kớnh bao kớn của bầu phanh
Kết luận: Bầu phanh trờn đảm bảo yờu cầu đặt ra. Kiểm tra thấy phự hợp với loại buồng phanh kiểu 24.
2.3.2 Thiết kế tớnh toỏn bầu phanh sau 2.3.2.1 Lực tỏc dụng lờn thanh đẩy p Q2 pl x 1 j d2 l x 2 p d3 p1 p2 h // // l pj
Hỡnh Sơ đồ kết cấu bầu phanh sau
- Xột cõn bằng tại cơ cấu cam ộp Phương trỡnh cõn bằng lực:
Q2.L.ηT = (P1// + P2//).h/2
P1’’, P2’’ – là lực đẩy của cam lờn guốc trước và guốc sau
Từ họa đồ phanh ta cú: P’’1 = 5322,66 N
P’’2= 12480,72 N
h – Khoảng cách giữa hai lực P’1 và P’2 , chọn theo xe tham khảo : h = 46 mm
Thay số vào cụng sức (*) ta được :
- Xột sự cõn bằng của màng phanh
Trong đú:
Q1 – Lực tác dụng lờn thanh đẩy của bầu phanh. Q1 = 3029, 80 N = 302,9 KG
Pj - Áp suất trong của bầu phanh, Pj = 7 KG/cm2
D1 – Đường kớnh hiệu dụng của màng phanh.
– Hệ số tớnh đến độ nạp khớ vào bầu phanh, = 1 – Hệ số tớnh đến tổn hao do ma sát, = 0,95
Plx – Lực ộp lũ xo, theo kinh nghiệm lấy: Plx = 14 KG
Thay các giá trị trờn vào cụng thức ta cú:
- Diện tớch bao kớn của bầu phanh: FB = = = 5820,77 mm2
K – Hệ số dự trữ năng lượng, lấy K = 0,8 - Đường kớnh bao kớn của bầu phanh
2.4 Kiểm tra khả năng làm việc của cơ cấu phanh2.4.1 Kiểm tra hiện tượng tự siết 2.4.1 Kiểm tra hiện tượng tự siết
- Hiện tượng tự xiết trong quỏ trỡnh phanh là hiện tượng khi mỏ phanh ộp sỏt vào trống phanh chỉ bằng lực ma sỏt mà khụng cần tỏc 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 bỏnh xe, làm mất ổn định khi phanh, nhất là trong trường hợp xe tiến. Do đú trong tớnh toỏn 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 cỏch từ tõm bỏnh xe đến tõm chốt quay của mỏ 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'
→ Vậy khụng xảy ra hiện tượng tự xiết ở bỏnh xe khi xe tiến. +) Trường hợp xe 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.
Trong đú: G là trọng lượng toàn bộ của ụ tụ khi đầy tải, G = 49800 (N)
là vận tốc bắt đầu phanh, chọn = 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:
Trong đú: Ft là diện tớch của má phanh trước. Fs là diện tớch của má phanh sau.
= 4.(1,74.205.160+1,74.205.160) = 456567 (mm2) = 4565,67 (cm2)
Thay vào (*) ta được: → 154,48 (J/cm2) ≤ [L]
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.
- 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.
- Xột cầu trước vỡ cầu trước chịu mụ men phanh lớn hơn cầu sau và ta xột đối với má 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 = (N.m) → q= = 765514,27 N/m2 = 0,76 Mpa ≤ [q] = 1,5 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
M – Khối lượng toàn bộ của ụ tụ, M=4980 KG
Kết luận: Vậy giá trị p nằm trong giới hạn cho phộp.