Hệ thống phanh trên KIA K5
Hệ thống phanh ô tô được dùng để giảm tốc độ của ôtô cho đến khi dừng hẳn hoặc đến một tốc độ cần thiết nào đó, nghĩa là điều khiển tốc độ ơtơ theo chiều giảm. Ngồi ra, hệ thống phanh cịn có nhiệm vụ giữ cho ơtơ đứng n tại chỗ trên các mặt dốc nghiêng hoặc trên các mặt đường ngang với thời gian không hạn chế.
Chính vì vậy hệ thống phanh phải đáp ứng những yêu cầu như: + Đảm bảo tính ổn định và điều khiển của ôtô khi phanh.
+ Điều khiển nhẹ nhàng thuận tiện, lực cần thiết tác dụng trên bàn đạp hay địn điều khiển phải nhỏ.
THƠNG SỐ KĨ THUẬT KIA K5
Loại động cơ 2.0L
Tỷ số nén
Công suất cực đại 152 Hp/6200 rpm
Momen xoắn cực đại (Nm) 194Nm / 4000 rpm
Đường kính x hành trình piston (mm) 85 x 89
Hộp số Tự động 6 cấp
Kiểu dẫn động Cầu trước
Loại nhiên liệu Xăng
Hệ thống nạp nhiên liệu EFI: Phun nhiên liệu điện tử
Dài x Rộng x Cao (mm) 4855 x 1860 x 1465 mm
Chiều dài cơ sở (mm) 2805 mm
Chiều rộng cơ sở trước/sau (mm) 1560 / 1620
Khoảng sáng gầm xe (mm) 150 mm
Trọng lượng không tải (N) 1450 Kg
Trọng lượng toàn tải (N) 1520 Kg
Phân bố trọng lượng cầu trước và cầu sau (N) 8543/6990
Bán kính quay vịng tối thiểu 5450 mm
Dung tích bình nhiên liệu (lít) 70 lít
Phanh trước Đĩa
Phanh sau Đĩa
Giảm sóc trước Độc lập / Lị xo
Giảm sóc sau Độc lập / Lị xo
Lốp xe 235/45R18
Vành mâm xe Mâm đúc hợp kim nhôm
Bảng 2.5: Thông số kỹ thuật của Kia K5.
2.3.1. Đặc điểm cấu tạo:
Đĩa phanh được bắt chặt với moay ơ bánh xe, đĩa phanh có hai bề mặt làm việc được mài phẳng với bộ bóng cao. Tiết diện của đĩa có dạng gấp nhằm tạo nên đường truyền nhiệt gẫy khúc, tránh làm hỏng mơ bôi trơn ở ổ bi moay ô do nhiệt độ. Phần lớn các đĩa phanh được chế tạo có rãnh rỗng giữa giúp thốt nhiệt ra ngồi.
Hình 2.11: Đặc điểm đĩa phanh.
a) Má phanh:
Má phanh của phanh đĩa có dạng tấm phẳng, được cấu tạo bởi một xương phanh 1 bằng thép (3÷5 mm) và má mềm 2 bằng vật liệu má sát (8÷10 mm). Má phanh và xương phanh được dán với nhau.
Hình 2.12: Đặc điểm má phanh.
b) Tự động điều khiển khe hở má phanh, đĩa phanh:
Cơ cấu phanh đĩa phổ biến dùng các cơ cấu tự động điều chỉnh khe hở má phanh và đĩa phanh. Kết cấu thường sử dụng là lợi dụng biến dạng của phớt bao kín (vành khăn) để hồi vị piston lực trong xilanh. Phớt bao kín nằm trong rãnh của xilanh làm nhiệm vụ bao kín khoang dầu có áp suất khi phanh. Phớt được lắp trên piston. Dưới tác dụng của áp suất dầu piston bị đẩy dịch chuyển. Lực ma sát của piston kéo phớt biến dạng theo chiều mũi tên. Khi nhả phanh, áp lực dầu giảm, phớt hồi vị kéo piston trở lại vị trí ban đầu. Khi phanh nếu khe hở má phanh và đĩa phanh lớn, lực đẩy của dầu tác dụng lên piston lớn hơn lực ma sát, đẩy piston trượt trên phớt. Khi nhả phanh, piston chỉ hồi vị bằng đúng biến dạng của phớt và tạo nên vị trí mới của má phanh với đĩa phanh.
Hình 2.13: Bộ tự động điều khiển khe hở má phanh, đĩa phanh.
2.3.2. Nguyên lý hoạt động:
Trên xe KIA K5 là loại động cơ đặt trước, cầu trước chủ động. Xe được trang bị hệ thống phanh thủy lực, trợ lực chân khơng. Trên xe được trang bị hệ thống chống bó cứng phanh bánh xe ABS và bộ điều hòa lực phanh cho cụm phanh và hệ thống phân phối trợ lực phanh giữa các bánh trước và sau.
Khi khơng phanh: lị xo hồi vị kéo guốc phanh về vị trí nhả phanh, dầu áp suất thấp nằm chờ trên đường ống.
Khi người lái tác dụng vào bàn đạp, qua thanh đẩy sẽ tác động vào piston nằm trong xi lanh, ép dầu trong xi lanh đi đến các đường ống dẫn. Chất lỏng với áp suất cao (khoảng 5÷8 MPa) sẽ tác dụng vào các piston ở xi lanh bánh xe và piston ở cụm má phanh.
a) Cơ cấu phanh:
Khi đạp phanh (có thêm trợ lực chân khơng) sẽ tạo ra áp suất từ xi lanh chính đẩy các piston làm cho các má phanh đĩa kẹp cả hai bên roto phanh đĩa, làm các bánh xe giảm tốc độ.
Khi nhã bàn đạp phanh, khơng cịn áp lực lên các piston, khi đó vịng cao su hồi vị sẽ kéo piston về vị trí ban đầu, nhả má phanh ra, giữ khe hở giữa đệm của đĩa phanh và rơto đĩa phanh được duy trì ở một khoảng cách không đổi (cơ cấu tự điều chỉnh khe hở má phanh)
Ưu điểm:
Má phanh ít mịn và mịn đều nên ít phải điều chỉnh, mơ men phanh khi tiến cũng như khi lùi là như nhau, lực chiều trục tác dụng lên đĩa cân bằng, có khả năng làm việc với khe hở bé nên giảm được thời gian tác dụng phanh.
Nhược điểm:
Là khó giữ sạch các bề mặt ma sát, dễ xảy ra bó kẹt.
b) Hệ thống phanh dừng:
Khi chưa phanh: Người lái chưa tác động vào cần kéo phanh, chốt điều chỉnh nằm ở vị trí bên phải, dưới tác dụng của đĩa phanh nên má phanh một khoảng nhất định.
Khi phanh xe: Người lái kéo cần phanh tay, đẩy guốc phanh và má phanh ép sát vào trống phanh thực hiện q trình phanh xe, nếu để ngun vị trí đó cần kéo phanh được cố định nhờ cá hãm.
Khi thơi phanh: Người lái nhả cá hãm cần kéo phanh tay, các chi tiết lại trở về vị trí khi chưa phanh nhờ các lị xo hồi vị, lị xo kéo má phanh, do đó xe khơng bị phanh nữa.
2.3.3. Thơng số của phanh đĩa KIA K5:
Vật liệu: Gang thép
Chiều cao: 50,2 mm
Đường kính: 283 mm
Trọng lượng: 6,2 Kg
Bảng 2.6: Thơng số của phanh đĩa của Kia K5.
2.4. Những hiện tượng hư hỏng và cách sửa chữa:
a) Mức dầu phanh thấp:
Trường hợp khi xảy ra hiện tượng mức dầu phanh ơ tơ thấp có thể là do có rị rỉ phần bên trong của hệ thống hoặc do bị mòn má phanh. Nếu do rị rỉ thì đèn báo phanh trên taplo lúc này sẽ bật sáng.
Những chi tiết cần kiểm tra lúc này chính là xilanh, đường ống dầu phanh, xilanh phanh ở các bánh xe và cùm phanh.
b) Dấu hiện nhận biết má phanh bị hư hỏng:
Phanh bị lệch: Xe ơ tơ có xu hướng bị lệch (bên trái hoặc bên phải) khi đạp phanh thì có thể má phanh đang bị hư hỏng sẽ dễ xảy ra hiện tượng mất lái.
Cảnh báo của cảm biến báo mịn: má phanh ơ tô thường được gắn thêm một bộ phận cảm biến, khi má phanh bị mòn quá mức thì cảm biến sẽ báo.
Một số dấu hiệu khác như: đạp phanh khơng có lực, phanh cứng, bó phanh, phanh mất độ đám.
T
T Hiện tượng Nguyên nhân Cách khắc phục
1 Bàn đạp phanh runkhi phanh. Đĩa phanh bị vênh, bề dày đĩa phanh không đều. Thay đĩa phanh mới.
2 Phanh kêu khiphanh.
Má phanh mòn quá mức làm
piston dịch chuyển quá xa. Thay má phanh mới. Má phanh lỏng trên giá lắp
xi lanh công tác.
Sửa hoặc thay má phanh mới.
Đĩa phanh chạm vào giá đơ xi lanh công tác.
Kiểm tra, xiết chặt lại bu lông lắp giá xi lanh công tác. 3 Phanh không nhả sau khi nhả bạn đạp phanh. Bộ trợ lực hỏng, bàn đạp cong, cần đẩy bơm chính điều chỉnh khơng đúng.
Kiểm tra, sửa chữa và điều chỉnh lại.
2.5. Nguyên lý hoạt động của phanh tay:
Phanh trên ô tô được dùng để:
+ Đỗ xe trên đường, kể cả đường bằng hay trên dốc;
+ Thực hiện chức năng phanh dự phòng, khi phần dẫn động phanh chính bị sự cố;
Hệ thống phanh trên ơ tơ tối thiểu phải có: phanh chính và phanh dự phịng, hai hệ thống này cần được điều khiển riêng biệt. u cầu này đảm bảo ơ tơ có thể dừng xe kể cả khi phanh chính bị sự cố. Với nhiệm vụ dừng xe trên dốc, phanh tay được chế tạo với khả năng đỗ xe tối đa trên dốc 18% (180 ÷ 200). Phanh tay được tập hợp bởi hai bộ phận chính: cơ cấu phanh, dẫn động phanh có cơ cấu điều khiển từ khu vực thuận lợi xung quanh người lái.
Cơ cấu phanh có thể được bố trí kết hợp với cơ cấu phanh của các bánh xe phía sau hoặc bố trí riêng đặt trên trục ra của hộp số.
Dẫn động phanh của phanh tay hoạt động độc lập với dẫn động phanh chính và được điều khiển bằng tay, phổ biến là dẫn động cơ khí với độ tin cậy cao. Một số ô tô
tải dùng cơ cấu phanh bố trí chung với phanh chính có dạng điều khiển phanh tay bằng lị xo tích năng, bố trí trong bầu phanh.
Muốn giữ xe không bị trôi, bạn chỉ cần kéo tay điều khiển ra phía sau nhờ hệ thống tay địn. Chốt sẽ được kéo ra phía sau và làm cho guốc phanh hãm cứng bộ phận trục chuyển động. Lúc đó thì dây cáp đẩy guốc phanh và má phanh ma sát sẽ được kéo với trống phanh.
Muốn nhả phanh tay về vị trí ban đầu thì hãy nhấn ngón tay vào nút trên đầu cần phanh để nhả cơ cấu con cóc cũng như cần phanh về phía trước là được. Khi đó guốc phanh sẽ được kéo về vị trí ban đầu nhờ vào lị xo. Khe hở giữa má phanh và tang trống được điều chỉnh bằng vít điều chỉnh.
CHƯƠNG 3: TÍNH TỐN HỆ THỐNG PHANH ĐĨA
3.1. Xác định momen phanh cần thiết tại các cơ cấu phanh:
Hình 3.1: Momen phanh.
Momen phanh sinh ra ở cơ cấu phanh của ô tô phải đảm bảo giảm tốc độ hoặc dung ô tô hoàn toàn với vận tốc chậm dần trong giới hạn cho phép.
Ngồi ra cần phải đảm bảo giữ ơ tơ đứng ở độ dốc cực đại (momen sinh ra ở phanh tay).
Lực phanh tại bánh xe đạt giá trị lớn nhất khi bánh xe bắt đầu trượt lết trong quá trình trượt momen phanh khơng tăng nữa mà thậm chí cịn có xu hướng giảm. Vì vậy, ta thường tính tốn momen phanh cần thiết tại các bánh xe để tận dụng tối đa khả năng bám của bánh xe.
Với cơ cấu phanh đặt trực tiếp ở các bánh xe thì momen phanh cần thiết sinh ra tại mỗi cơ cấu phanh.
Cầu trước:
Cầu sau:
Trong đó:
- hg : Chiều cao trọng tâm của ô tô: hg = 0.6 - g : gia tốc trọng trường: g = 9,81 m/s2 - jmax : gia tốc chậm dần cực đại khi phanh: jmax = 5,8 m/s2 - G : trọng lượng ô tô khi đầy tải: G = 23400 N
Do ơ tơ có động cơ đặt trước nên khi tính tốn lấy 60% đặt ở cầu trước và 40% đặt ở cầu sau.
- G1 : trọng lượng trên cầu trước: 23400 x 60% = 14040 N - G2 : trọng lượng trên cầu sau: 23400 x 40% = 9360 N
- L : chiều dài cơ sở: 2750 mm = 2,75 m
Chiều dài cơ sở từ trọng tâm xe tới cầu trước “a”:
Chiều dài cơ sở từ trọng tâm xe tới cầu sau “b”: b = L – a = 2,75 – 1,1 = 1,65 m Hệ số bám của bánh xe với mặt đường = 0,7
Bán kính lăn “rbx” của bánh xe với thông số lốp 215/55R17:
= 310,75 mm = 0,31 m
Hệ số biến dạng lốp
Từ các thơng số tính tốn trên, ta có: => Momen phanh sinh ra ở cầu trước. => Momen phanh sinh ra ở cầu sau.
3.2. Cơ cấu phanh:
3.2.1. Cơ cấu phanh trước:
Momen phanh được sinh ra trên một cơ cấu phanh đĩa quay được xác định:
(1)
Trong đó:
- P1 : lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh; - : hệ số ma sát
- Rtb : bán kính trung bình tấn ma sát:
R1, R2 bán kính bên trong và bên ngồi của tấm ma sát (số liệu được lấy tham khảo) R1 = 95 mm ; R2 = 145 mm.
Để tìm đường kính của đĩa phanh trước, ta sử dụng cơng thức:
Trong đó:
- n : số lượng ống xi lanh n = 1
- P0 : Áp suất chất lỏng trong hệ thống (P0 = 5÷8) lấy P0 = 7 (MPa). - d1 : đường kính đĩa phanh trước:
3.2.2. Cơ cấu phanh sau:
Momen phanh được sinh ra trên một cơ cấu phanh đĩa quay được xác định: (1)
Trong đó:
- P2 : lực ép, ép má phanh vào với đĩa phanh; - : hệ số ma sát
- Rtb : bán kính trung bình tấn ma sát:
R1, R2 bán kính bên trong và bên ngồi của tấm ma sát (số liệu được lấy tham khảo) R1 = 95 mm ; R2 = 145 mm.
Ta thay vào cơng thức (1), ta có:
Để tìm đường kính của đĩa phanh trước, ta sử dụng cơng thức:
Trong đó:
- n : số lượng ống xi lanh n = 1
- P0 : Áp suất chất lỏng trong hệ thống (P0 = 5÷8) lấy P0 = 7 (MPa). - d2 : đường kính đĩa phanh trước:
3.2.3. Cơ cấu phanh dừng:
Xét sơ đồ ơ tơ đang phanh tay trên đường dốc góc nghiêng α. Xe chịu các lực: trọng lượng G; phản lực mặt đường lên các bánh xe trước và sau Z1, Z2; lực phanh P2.
Hình 3.2: Xe trên đường nghiêng.
Phương trình cân bằng momen: Suy ra Z1:
Ta có: Suy ra Z2:
Trong đó Gsin sẽ kéo xe xuống dốc. Để xe đứng yên ta phanh các banh xe lại, lực ma sát giữa bánh xe và mặt đường P1, P2 có tác dụng chống lại lực .
Như vậy ta phanh bánh sau lại và P2 chính là lực phanh. Điều kiện xe bị trượt
Điều kiện bám ta có:
: hệ số bám giữa bánh xe và mặt đường. Điều kiện xe bị trượt: Gsinα ≥ Gcosα Tức là xe bị trượt khi ≤ tanα
Khi mặt đường khơ ráo có hệ số bám mới bị trượt. Mặt đường thơng thường có độ dốc 12 đến 20. Theo TCVN độ dốc 20% để đảm bảo phanh bánh xe đứng yên trên dốc nghiêng góc ta sử dụng cơ cấu phanh tay dẫn động cơ khí.
Lực phanh lên cầu sau:
Momen phanh tay cần sinh ra ở bánh sau:
Lực ép chặt má phanh vào đĩa phanh ở mỗi cơ cấu phanh đĩa:
3.3. Xác định kích thước má phanh:
Những yếu tố cần thiết để xác định; - Công ma sát;
- Áp suất lên bề mặt má phanh; - Tỷ số p;
- Chế độ làm việc của cơ cấu phanh.
3.3.1. Công ma sát riêng:
Khi ô tô đang chuyển động với vận tốc V0 cho tới khi dừng hẳn thì tồn bộ động năng các ơ tơ được coi là đã chuyển thành công ma sát tại các cơ cấu phanh.
: là tổng diện tích các má phanh.
L=G . V022.g .AΣ Trong đó:
- G: trọng lượng ơ tô khi đầy tải: G = 23400 - V0 = 50 km/h = 13,89 m/s: tốc độ của ô tô khi bắt đầu phanh. - : công ma sát riêng với V0 = 50 km/h => = 4 ÷ 10.106 (J/m2) - =
Với:
- xo: góc ơm tấm ma sát xo = - bán kính trong và ngồi.
=> Vậy ta có cơng ma sát riêng:
3.3.2. Áp suất lên bề mặt má phanh:
Áp suất lên bề mặt má phanh chính bằng lực ép má phanh vào đĩa phanh chia cho diện tích má phanh.
Áp suất lên bề mặt má phanh bị giới hạn bởi sức bền của vật liệu. q ≤ [q] = (1,5 ÷ 2,0).106 (N/m2)
Lực ép má phanh:
Đội với má phanh ở cầu trước P1 = 25706 Đội với má phanh ở cầu sau P2 = 14334 Diện tích một của má phanh: A =
Vậy ta có áp suất lên bề mặt má phanh là: - Cầu trước:
- Cầu sau:
Vậy áp suất trên các bề mặt má phanh đều nằm trong giới hạn cho phép.
3.3.3. Tỷ số P:
P là tỷ số khối lượng tồn phần của ơ tơ M và tổng diện tích các mơ phanh .
Giới hạn [P] đối với ơ tơ con (1,0 ÷ 2,0). 104 Kg/m2.
Giới hạn [P] đối với ơ tơ chở khánh (1,5 ÷ 2,5). 104 Kg/m2. Giới hạn [P] đối với ô tơ tải (2,5 ÷ 3,5). 104 Kg/m2.
Ta có:
p =
Vậy P nằm trong giới hạn cho phép.
3.3.4. Tính tốn nhiệt phát ra trong quá trình phanh:
Trong q trình phanh ơ tơ, tồn bộ động năng của các khối lượng chuyển động của ô tô được chuyển thành nhiệt năng tại các cơ cấu phanh. Một phần nhiệt lượng này