81
3.3.3. Thiết lập Festo FluidSIM mơ phỏng truyền động khí nén trong hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén
Sơ đồ hệ thống thống phanh thủy lực trợ lực khí nén trên xe Mitsubishi Fuso Canter 7.5T (hình 3.28) 1 Máy nén khí 2 Bộ làm khơ khí nén 3 Van một chiều 4 Đồng hồ đo áp suất khí nén 5 Van an toàn
6 Van phân phối
7 Bộ chia khí
8 Cụm xylanh chính
9 Cơ cấu phanh bánh xe cầu trước
10 Cơ cấu phanh bánh xe cầu sau
11 Bình chứa khí nén
Hình 3.28: Sơ đồ hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén trên xe tải Mitsubishi
82
Hình 3.29: Sơ đồ hệ thống truyền động khí nén trong hệ thống phanh
thủy lực trợ lực khí nén mơ phỏng bằng Festo FluidSIM 1 - Compressed air supply: Đóng vai trị là máy nén khí.
2 - Air service unit: Bao gồm lọc khơ khí nén, van an tồn và đồng hồ đo áp suất khí nén.
3 - Air pressure recervoir: Đóng vai trị là bình chứa khí nén. 4 - Van 3/n way valve: Đóng vai trị như bàn đạp phanh.
5 - Check valve : Đóng vai trị là van một chiều giúp q trình xả khí từ bầu trợ lực nhanh hơn.
6 - Throttle valve: Đóng vai trị là một van tiết lưu có lưu lượng thay đổi được 4 và 6 đóng vai trị là là van phân phối khí.
83
Thiết lập thơng số cho các bộ phận trong hệ thống truyền lực khí nén.
Thiết lập máy nén khí.
Theo như tính tốn thay thế ta chọn máy nén loại 2 Hp, 2 piston, lưu lượng 45,78 lít/phút, áp suất khí nén 8 kg/cm2 = 0,784 Mpa khi chạy khơng tải.(hình 3.30)
Hình 3.30: Thiết lập thơng số máy nén khí
Thiết lập bộ lọc khí nén.
Bộ lọc khí nén bao gồm lọc khơ khí nén, van an tồn và đồng hồ đo áp suất khí nén. Bộ lọc cho phép khí nén có áp suất khí nén qua là 8 kg/cm2
= 0,784 MPa, với lưu lượng bằng lưu lượng máy nén khí 45,78 lít/phút (hình 3.31).
84
Thiết lập bình chứa khí nén.
Bình chứa khí nén được chế tạo bằng cách hàn thép lá bên ngoài và bên trong có sơn chống gỉ. Dung tích bình chứa là 25 lít, kích thước Ф=250mm, L = 550 mm. Bình chứa khí nén chịu được áp lực 12— 15kg/cm3 (hình 3.32).
Khí nén dự trữ trong bình phải đảm bảo phanh được 8 — 10 lần đạp phanh khi máy nén khơng làm việc.
Hình 3.32: Thiết lập thơng số bình chứa khí nén
Thiết lập van phân phối.
85
Van 3/2 đóng vai trị là bàn đạp phanh. Ở cơ cấu chấp hành bên trái ta chọn Spring — returned (hình 3.33) ( sử dụng lị xo hồi vị ), ở cơ cấu chấp hành bên phải ta chọn Manually (điều khiển bằng tay, mô phỏng thao tác đạp phanh của tài xế).
Thiết lập van tiết lưu.
Lưu lượng khí nén qua van tiết lưu (hình 3.34) là 45,78 lít/phút, độ mở của van tiết lưu có thể thay đổi từ 0% – 100%.
Hình 3.34: Thiết lập thông số van tiết lưu
Van 3/2 cùng với van tiết lưu (Throttle valve) (hình 3.34) đóng vai trị là van phân phối. Van tiết lưu có lưu lượng thay đổi được mơ phỏng trạng thái đạp phanh nhiều hay ít của tài xế.
86
Thiết lập bộ trợ lực xylanh phanh chính
Bộ trợ lực xylanh phanh chính là một cụm piston, xylanh đơn, một tác động, sử dụng lò xo để hồi về vị trí ban đầu.
Hình 3.35: Thiết lập bộ trợ lực xylanh phanh chính
Cuối cùng là thiết lập hành trình dịch chuyển của piston (max stroke) bằng 10 mm (hình 3.35) . Đường kính màng trợ lực bằng 139,7 mm, đường kính cần đẩy nối với xylanh phanh chính thủy lực trợ lực khí nén bằng 23,8 mm (Dm=5,5 inch Dxlc=15/16 inch) (hình 3.36).
87
Sau khi đã thiết lập các thông số cho từng bộ phận ta tiến hành chạy mô phỏng bằng cách nhấn vào nút Start trên màn hình làm việc hoặc nhấn F9.( Hình 3.36).
Hình 3.37: Chạy mô phỏng
Thời gian nạp đầy bình chứa khí nén theo mơ phỏng là 387 giây = 6,45 phút, van an tồn ngắt khí nén từ máy nén đến bình chứa khí nén.
88
Sau khi nạp đầy bình chứa khí nén, chúng ta nhấn van 3/2 (hình 3.38) nối giữa bộ lọc khí nạp với bình chứa để ngắt dịng khí từ máy nén cung cấp tới bình chứa. Tiếp theo, chúng ta thực hiện đạp phanh 8 lần liên tiếp để kiểm tra áp suất khí nén cịn lại trong bình chứa.
Hình 3.39: Kết quả áp suất bình chứa sau 8 lần đạp phanh liên tiếp
- Sau 8 lần đạp phanh liên tiếp áp suất khí nén trong bình chứa giảm cịn 0,73 MPa (hình 3.39).
Bình luận kết quả :
- Thời gian nạp đầy bình chứa khí nén là gần 6,45 phút so với tính tốn là 7,28 phút. Chênh lệch 0,83 phút = 49,8 giây. Sau 8 lần đạp phanh liên tiếp áp suất khí nén trong bình chứa theo mơ phỏng bằng 0,73 MPa. Cịn theo tính tốn sau 8 lần đạp phanh liên tiếp áp suất khí nén trong bình chứa bằng 6,44 kg/cm2 = 0,63 MPa. Chênh lệch 0,1 MPa.
- Kết quả giữa mô phỏng và tính tốn thực tế có sự chênh lệch với nhau là do sai số trong quá trình chọn các bộ phận thay thế, hiệu suất làm việc máy nén trên thực tế luôn thấp hơn trong mô phỏng (các yếu tố đều là lý tưởng) nên thời gian nạp thực tế sẽ lớn hơn trong mơ phỏng. Áp suất khí nén trên thực tế giảm nhiều hơn so với lúc mơ phỏng do thất thốt trên đường ống dẫn, các khớp nối… Mơ phỏng chưa tính đến các hệ số thay đổi áp suất khi đi qua khe hẹp, lượng khí thất thốt trên chiều dài đường ống dẫn, … Nên dẫn đến sai số trên.
89
Chương 4
ĐÁNH GIÁ KẾT QUẢ VÀ KẾT LUẬN 4.1. Đánh giá kết quả
Sau khoảng thời gian nghiên cứu từ lý thuyết đến thực tế “Hệ thống phanh thủy lực có trợ lực khí nén” trên ơ tơ, từ việc lên kế hoạch, giao nhiệm vụ và thi cơng mơ hình. Nhóm em đã hồn thành đồ án “ Thiết kế chế tạo mơ hình hệ thống phanh thủy lực có trợ lực bằng khí nén” trên ơ tô đúng thời hạn được quy định.
Qua quá trình học tập trau dồi kiến thức từ căn bản đến nâng cao về các hệ thống trên ơ tơ. Nhóm chúng em đã áp dụng những kiến thức đã được học ở trường và cũng như những kiến thức từ nhiều nguồn tài liệu, qua sự dẫn dắt thực hiện đồ án của giảng viên hướng dẫn thầy Ts. Nguyễn Phụ Thượng Lưu, chúng em đã hiểu hơn về “Hệ thống phanh thủy lực có trợ lực khí nén” trên ơ tơ và đã vững thêm phần kiến thức về hệ thống này.
Sau khi thực hiện đồ án, nhóm em đã hồn thành tương đối căn bản các mục tiêu sau:
Giúp hệ thộng phanh trên ô tô diễn ra nhanh, nhẹ nhàng và hiệu quả hơn, tăng năng suất cao khi sử dụng.
Khắc phục được các tình trạng như: Mất lực phanh, lực tác dụng lên phanh không đủ,…khi xe ở tốc độ cao hay địa hình dốc.
Thi cơng hồn chỉnh và mô phỏng lại trên mơ hình “Hệ thống phanh thủy lực có trợ lực khí nén” ơ tơ với đầy đủ chức năng như trên thực tế.
4.1.1. Về lý thuyết
Các thành viên trong nhóm cũng đã có thể tổng hợp hiệu quả các kiến thức liên quan khi cần tìm hiểu thơng tin ở các nguồn tài liệu.
Nắm được kiến thức căn bản về hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén.
90
Biết cách thiết kế, chỉnh sửa, biên soạn bài báo cáo một cách khoa học.
Củng cố kiến thức nền tảng khi sử dụng phần mềm AutoCAD, Solidwords.
4.1.2. Về thực hành
Các thành viên nhóm đã nắm được các thao tác thi cơng lắp ráp, đấu nối các chi tiết của mơ hình, lắp ráp các chi tiết mơ phỏng.
Thiết kế ra mơ hình, mơ phỏng gần giống nhất với hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén trên ơ tơ thực tế.
Việc thiết kế mơ hình vật lý được nhóm thiết kế trên các phần mềm vẽ hiện nay như: autocad, solidwork.
Hình 4.1: Bản vẽ thiết kế mơ hình vật lý.
Mơ hình bản vẽ các chi tiết (hình 4.1) thể hiện đầy đủ các chi tiết có trong mơ hình vật lý, cách bố trí các bộ phận một cách khoa học. Từ đó tạo cơ sở để thực hiện mơ hình vật lý.
91
Sau khi tạo mơ hình trên bản vẽ, nhóm tiến hành thi cơng mơ hình.
Hình 4.2: Mơ hình sản phẩm khi hồn thiện
Sản phẩm sau khi hồn thành (hình 4.2) với các bộ phận chính của hệ thống gần giống với hệ thống thực tế được lắp trên xe hiện nay. Với các chi tiết chính: bơm khí nén, bình khí nén, van phân phối, bầu trợ lực phanh, đường ống dẫn, cơ cấu phanh tang trống.
Thực nghiệm mơ hình: do yếu tố dịch bệnh nên việc thực nghiệm trên mơ hình vật lý vơ cùng khó khăn vì mơ hình khơng đầy đủ các bộ phận để thực nghiệm một cách chính xác tuyệt đối. Vì thế, nhóm đã sử dụng phần mềm thực nghiệm để thay thế cách thực nghiệm trên mơ hình.
92
Hình 4.3: Phần mềm Festo Fluidsim
Giao diện của phần mềm Festo Fluidsim (hình 4.3) phần mềm được nhóm sử dụng để thực nghiệm hoạt động của các chi tiết, từ các thơng số tính tốn được.
Hình 4.4: Các bộ phận của hệ thống
Các bộ phận của hệ thống sao khi được mô phỏng và thiết lập các thơng số (hình 4.4). Sơ đồ hệ thống truyền động khí nén trong hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén mơ phỏng bằng Festo FluidSIM. Sau khi các thơng số dầy đủ thì nhóm tiến hành thực nghiệm.
93
Hình 4.5: Các thơng số sau khi thực nghiệm trên mơ hình
- Sau 8 lần đạp phanh liên tiếp áp suất khí nén trong bình chứa giảm cịn 0,73 MPa (hình 4.5).
Bình luận kết quả :
- Thời gian nạp đầy bình chứa khí nén là gần 6,45 phút so với tính tốn là 7,28 phút. Chênh lệch 0,83 phút = 49,8 giây. Sau 8 lần đạp phanh liên tiếp áp suất khí nén trong bình chứa theo mơ phỏng bằng 0,73 MPa. Cịn theo tính tốn sau 8 lần đạp phanh liên tiếp áp suất khí nén trong bình chứa bằng 6,44 kg/cm2 = 0,63 MPa. Chênh lệch 0,1 MPa.
- Kết quả giữa mơ phỏng và tính tốn thực tế có sự chênh lệch với nhau là do sai số trong quá trình chọn các bộ phận thay thế, hiệu suất làm việc máy nén trên thực tế luôn thấp hơn trong mô phỏng (các yếu tố đều là lý tưởng) nên thời gian nạp thực tế sẽ lớn hơn trong mơ phỏng. Áp suất khí nén trên thực tế giảm nhiều hơn so với lúc mơ phỏng do thất thốt trên đường ống dẫn, các khớp nối… Mơ phỏng chưa tính đến các hệ số thay đổi áp suất khi đi qua khe hẹp, lượng khí thất thốt trên chiều dài đường ống dẫn, … Nên dẫn đến sai số trên.
94
4.1.3. Đánh giá chung về đồ án
Ưu điểm :
Mơ hình hệ thống “ Phanh thủy lực có trợ lực bằng khí nén” phát triển nâng cấp hơn so với các loại phanh khác dùng cho các loại phanh thông thường.
Sản phẩm của đề tài mang giá trị thực tiễn cao.
Các phụ tùng thay thế lắp ghép dễ dàng, chi phí rẻ, đảm bảo hệ thống làm việc an toàn và ổn định theo các tiêu chuẩn nghành, tiêu chuẩn Việt Nam.
Đảm bảo được hiệu quả phanh cũng như moment phanh cần thiết.
Hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén được nhiều người lựa chọn thay thế hiện nay. Hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén có sử dụng bộ chia hơi có ưu điểm là giảm thời gian tác động của áp suất khí nén lên màng trợ lực do đó q trình phanh xảy ra nhanh hơn so với hệ thống khơng có bộ chia hơi, có thể tăng được lực phanh.
Mặt khác, các bộ phận thay thế có nhiều trên thị trường, giá thành các bộ phận thay thế là khơng cao, hồn tồn phù hợp với khả năng tài chính và các chi tiết thay thế cũng khơng quá phức tạp.
Hệ thống phanh thủy lực có trợ lực bằng khí nén của nhóm thường dùng trên ơ tơ vận tải trung bình và lớn. Nó phối hợp cả ưu điểm của phanh khí nén và phanh thủy lực, cụ thể là lực tác dụng lên bàn đạp bé, độ nhạy cao, hiệu suất lớn và có thể sử dụng cơ cấu phanh nhiều loại khác nhau.
Nhược điểm:
Hệ thống phanh thủy lực trợ lực khí nén sử dụng chưa rộng rãi trên thị trường ô tơ hiên nay.
95
4.2. Các thuận lợi, khó khăn khi làm đồ án 4.2.1. Thuận lợi 4.2.1. Thuận lợi
Quá trình thực hiện được giảng viên hướng dẫn là thầy Nguyễn Phụ Thượng Lưu hỗ trợ nên các vấn đề khúc mắc thường được giải quyết nhanh chóng.
Các phụ tùng để thực hiện sản phẩm đã có sẵn trên thị trường nên việc thu gom nguyên liệu ban đầu khơng gặp khó khăn.
Các thành viên nhóm đều có khả năng tìm kiếm tài liệu nên việc soạn nội dung lý thuyết khơng gặp nhiều khó khăn.
Đề tài chúng em dựa trên nền hệ thống phanh trên ơ tơ đã có sẵn nên việc tìm tài liệu liên quan tương đối dễ.
4.2.2. Khó khăn
Trong lúc thực hiện đồ án gặp trở ngại dịch bệnh Covid-19 nên các thành viên rất khó có thể tập trung gặp mặt trực tiếp để cùng thảo luận và thi công, do đó nhiều chi tiết trên đồ án chưa được trau chuốt để đạt thẩm mĩ cao.
Cũng vì trở ngại dịch bệnh nên việc đi mua phụ tùng rất khó, gần như là khơng thể ở giai đoạn tháng 7 – 8.
Do các phụ tùng ô tơ có giá khá đắt đỏ nên với chi phí có hạn của nhóm em, chúng em đã cố gắng tìm kiếm nguồn vật tư thay thế vẫn có chức năng hoạt động trên mơ hình để hoàn thành sản phẩm.
Trong phần mô phỏng phần mềnh Solidworks nhóm em cịn có những trở ngại trong việc sử dụng các tính năng, lắp ráp các chi tiết mô phỏng.
4.3. Kết luận
Sau khi thay thế bộ trợ lực chân khơng thành bộ trợ lực khí nén cho xe tải Misubishi Fuso Canter 7.5T các bộ phận thay thế đảm bảo hệ thống làm việc an toàn và ổn định theo các tiêu chuẩn nghành, tiêu
96
chuẩn Việt Nam, đảm bảo được hiệu quả phanh cũng như momen phanh cần thiết.
Đạt được các mục tiêu của đề tài đề ra ban đầu.
Tuy nhiên, để có được độ bền, hiệu suất làm việc tốt nhất người sử dụng cần phải bảo dưỡng định kì, kiểm tra hư hỏng thường xuyên, và chú ý trong vận hành.
Khối lượng công việc của đề tài phù hợp với trình độ của các thành viên trong nhóm nói riêng và sinh viên nói chung.
Tổng quát hóa đề tài đối với xe tải sử dụng hệ thống phanh thủy lực trợ lực chân khơng nói chung khi muốn thay bộ trợ lực chân không thành bộ trợ lực khí nén. Dựa trên tình hình thực tế, nếu người dùng muốn thay thế bộ trợ lực nhưng không biết chọn thông số phụ tùng phù hợp với xe tải của mình đảm bảo an tồn cũng như sử dụng lâu dài thì ta có thể xác định nhanh dựa trên thông số bộ trợ lực chân không muốn thay thế lập tỉ lệ độ chênh áp giữa bộ trợ lực chân khơng và bộ trợ lực khí nén suy ra tỉ lệ thơng số bộ trợ lực khí nén.
4.4. Kiến nghị
Đề tài còn gặp nhiều khó khăn trong việc tiếp cận các số liệu về phụ tùng như máy nén khí, bình chứa khí nén, đặc biệt là số liệu về đường kính màng trợ lực