II. Kết cấ u, nguyên lý làm việc của hệ thống phanh
3. Dẫn động phanh
Phanh khí nén sử dụng năng l−ợng của khí nén để tiến hành phanh, ng−ời lái không cần mất nhiều lực để điều khiển phanh mà chỉ cần thắng lực lò xo ở van phân phối để điều khiển việc cung cấp khí nén hoặc làm thoát khí ở các bộ phận làm việc.
Nhờ thế mà phanh khí điều khiển nhẹ nhàng hơn.
Hình 1.18 : Sơ đồ dẫn động phanh bằng khí nén
1- máy nén khí 2- bộ điều chỉnh áp suất
3- bầu phanh bánh tr−ớc 4- bàn đạp phanh
5- bình chứa khí nén 6- đồng hồ đo áp suất
7- tổng van phanh 8- bầu phanh bánh sau
9- cam phanh 10- má phanh
11- trống phanh.
Nguyên lý làm việc: Máy nén khí 1 đ−ợc dẫn động bởi động cơ sẽ bơm khí nén
qua bình nén n−ớc và dầu 2 đến bình chứa khí nén 5. áp suất của khí nén trong bình xác định theo áp kế 6 đặt trong buồng lái. Khi cần phanh ng−ời lái tác dụng vào bàn đạp 4, bàn dạp sẽ dẫn động đòn van phân phối 7, lúc đó khí nén sẽ từ bình chứa 5 qua van phân phối 7 đến các bầu phanh 3 và 8. Màng của bầu phanh sẽ bị ép và dẫn
SV: Lê Đình Thành 27 Lớp CKGTCC– K44
động cam phanh 9 quay, do đó các má phanh 10 đ−ợc ép vào trống phanh 11 để tiến hành quá trình phanh.
-Ưu điểm :
+ Lực tác dụng lên bàn đạp nhỏ vẫn có lực phanh lớn nên điều khiển nhẹ nhàng. + Đảm bảo chế độ phanh rơ mooc khác xe kéo nên đoàn xe đ−ợc ổn định. Khi rơ moóc bị đứt khỏi xe kéo thì rơ mooc đ−ợc tự phanh. Khi đ−ờng ống dẫn có chỗ bị thủng thì phanh vẫn sử dụng đ−ợc, nh−ng hiệu quả giảm.
- Nh−ợc điểm : Kết cấu cồng kềnh, nhiều cụm, điều chỉnh các cụm khó, giá thành đắt, không thể phanh liên tục trong thời gian ngắn.
3.4> Trợ lực phanh:
Để tạo cho ng−ời lái xe không phải tác dụng một lực lớn vào bàn đạp phanh ng−ời ta bố trí và thiết kế các bộ phận trợ lực phanh . Ngày nay trên các xe hiện đại có thiết kế nhiều hệ thống điều khiển để giảm nhẹ c−ờng độ lao động cho ng−ời lái , làm cho ng−ời lái ít phạm phải những sai phạm kỷ thuật , đảm bảo cho sự an toàn chuyển động ít xảy ra tai nạn giao thông . Thiết kế bộ trợ lực cho các hệ thống phanh , lái , ly hợp cũng rất cần thiết +>Trợ lực phanh khí nén Cấu tạo : B A 6 7 8 9 10 3 1 2 Hình 1.19 : Sơ đồ bộ trợ lực khí nén
SV: Lê Đình Thành 28 Lớp CKGTCC– K44
Trong đó :
1. Bàn đạp 2. Lò xo hồi vị
3,4 Đòn dẫn động 5. Piston
6. Lò xo xilanh khí nén 7. Piston xilanh chính
8. Bình chứa khí nén 9. Van
10. Piston 11. Thanh dạng ống
Nguyên lý làm việc
Khi tác dụng một lực lên bàn đạp phanh, qua các đòn dẫn động, ống 11 đẩy van 9 mở ra, khí nén từ bình chứa 8 qua van 9 vào khoang A và B tạo lực đẩy piston 5 của xilanh lực. Piston 5 dịch chuyển tác động piston 7 của xilanh chính làm piston này di chuyển về phía phải ép dầu trong xilanh chính, dầu có áp suất cao sẽ đi tới các xilanh làm việc của bánh xe. Trong khi đó ở khoang A nếu ng−ời lái đạp phanh giữ nguyên ở một vị trí thì áp suất khí nén tăng lên tác dụng lên piston 10, đến một giá trị nào đó thì cân bằng với lực đẩy của cánh tay đòn 3. Lúc đó piston 10 sẽ dịch chuyển sang trái làm cho van 9 đóng lại trong khi đó đ−ờng nối với khí trời trong ống 10 ch−a mở, mômen phanh lúc này có giá trị không đổi. Khi ng−ời lái tiếp tục đạp phanh thì ống 11 lại di chuyển về phía phải làm van 9 lại đ−ợc mở ra , khí nén lại tác dụng lên piston 5, khí nén lại tác dụng lên piston 5 để piston xilanh chính ép dầu tới các xilanh bánh xe .
Khi nhả bàn đạp phanh, nhờ lò xo hồi vị, piston 10 và ống 11 đ−ợc kéo trở về vị trí ban đầu làm van 9 đóng lại. Khi ống 11 không tì vào van 9 sẽ mở đ−ờng thông với khí trời, khí nén còn lại trong khoang A và B sẽ đi qua ống ra ngoài.
Ưu điểm :
Lực c−ờng hoá lớn, vì áp suất khí nén có thể đạt 5-7 KG/cm2 . Bảo đảm đ−ợc
quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh . Nh−ợc điểm :
Số l−ợng các cụm trong hệ thống phanh nhiều, kết cấu phức tạp, cồng kềnh, động cơ phải kèm theo máy nén khí, giá thành cao.
Do xe có tải trọng không cao nên không yêu cầu mômen phanh quá lớn vì vậy không sử dụng ph−ơng án này
SV: Lê Đình Thành 29 Lớp CKGTCC– K44
+> C−ờng hoá chân không.
C B I 12 11 10 9 8 7 6 5 4 3 2 1 14 13 D A
Hình 1.20 : Bộ trợ lực bằng chân không loại đồng trục
1. Thân sau trợ lực 2. Màng trợ lực 3. Thân tr−ớc trợ lực
4. Pit tông 5. Cần điều khiển 6. Lò xo hồi vị
7. Lọc khí 8. Lò xo van điều khiển 9. Van điều khiển
10. Van khí 11. Đệm phản lực 12. Phanh hãm
13. Cần xi lanh 14. Lo xo màng
+ Khi tác dụng một lực lên bàn đạp phanh cần điều khiển 5 của bàn đạp sẽ dịch chuyển van khí 10 , van khí này sẽ rời khỏi van điều khiển 9 làm cho buồng B thông với không khí , đồng thời van điều khiển 9 vẫn tỳ vào gờ vòng tròn của moay ơ pistôn 4 làm cho buồng B không thông với chân không . Do có áp suất khác nhau ở buồng A và B nên sẽ có lực tác dụng lên pistôn 4 . Lực này kết hợp với lực do bàn đạp gây lên sẽ truyền đến cần đẩy xi lanh 13 của xy lanh chính, nghĩa là lực tác dụng lên pistôn của xilanh chính đã đ−ợc c−ờng hoá .
+ Khi lực tác dụng lên bàn đạp phanh đ−ợc giữ nguyên không thay đổi thì van điều khiển 9 sẽ ngăn cách ( không cho thông) buồng B với không khí , nghĩa là trong
SV: Lê Đình Thành 30 Lớp CKGTCC– K44
tr−ờng hợp này van điều khiển 4 vừa bị ép vào gờ vòng tròn của moay ơ pistôn 4 vừa bị ép vào gờ của van khí 10 . Nh− vậy giữ nguyên lực không thay đổi lên bàn đạp phanh , áp suất ở trong buồng B không thay đổi . Tính chất tuỳ động đ−ợc đảm bảo nhờ đệm cao su phản ứng 11
Trên cơ sở phân tích ta chọn ph−ơng án này cho thiết kế bộ trợ lực của xe tải có tải trọng 750 KG.
+> Trợ lực chân không kết hợp với thuỷ lực. Cấu tạo : 7 8' 6 13 12
Hình 1.21 : Sơ đồ bộ trợ lực chân không kết hợp với thủy lực
Trong đó :
1. Xilanh chính 2. Cổ hút động cơ
3. Van một chiều 4. Màng c−ờng hoá
5. Vỏ c−ờng hoá 6. Lọc khí
7. Van không khí 8. Van điều khiển
8’ Lò xo côn 9. Van màng
10 . Piston phản hồi 11. Piston xilanh c−ờng hoá
12. Van bi 13. Vỏ xi lanh c−ờng hoá
SV: Lê Đình Thành 31 Lớp CKGTCC– K44
Nguyên lý làm việc
Khi ch−a phanh van không khí 7 đ−ợc đóng lại, van điều khiển 8 mở ra nhờ lò xo côn 8' đẩy màng 9 mang theo piston phản hồi 10 đi xuống. Buồng III thông với buồng II và buồng IIa qua ống 15 . Nh− vậy áp suất buồng IIa, IIb bằng nhau và bằng áp suất chân không ở họng hút của đ−ờng ống nạp.
Khi phanh ng−ời lái tác dụng lên bàn đạp phanh một lực cần thiết qua hệ thống đòn, đẩy piston ở xi lanh chính đi, áp suất phía sau piston xilanh 1 tăng lên qua ống dẫn dầu lên xilanh của bộ c−ờng hoá , qua van bi 12 mở dầu đi đến xilanh bánh xe khắc phục khe hở giữa trống phanh và má phanh. Đồng thời áp suất này tác dụng piston 11 và tác dụng lên piston phản hồi 10. Khi áp suất dầu đạt khoảng 1,3 Mpa sẽ đẩy piston phản hồi 10 thắng đ−ợc lực lò xo côn 8' và đi lên, nó mở van không khí 7 ra và
đóng van điều khiển 8 lại. Lúc này áp suất khí trời là 1 KG/cm2 đi vào ống 15 để vào
buồng IIa, còn buồng IIb vẫn là buồng chân không. Do sự chênh áp ở buồng IIa và buồng IIb, piston màng 4 dịch chuyển sang phải qua thanh đẩy, đẩy piston 11 của bộ c−ờng hóa đi sang phải, áp suất sau piston này đ−ợc tăng lên và dẫn đến các xi lanh bánh xe để tiến hành đẩy các má phanh ra tiếp xúc với trống phanh để hãm bánh xe lại.
Khi dừng chân phanh ở vị trí nào đó, piston 11 sẽ tiếp tục dịch chuyển một chút sang phải vì màng c−ờng hoá 4 còn tiếp tục bị uốn . Do vậy mà ở khoang d−ới piston phản hồi 10, áp suất sẽ giảm bớt và màng van 9 sẽ hạ xuống cùng pison phản hồi 10 cho đến khi van không khí đóng lại trong khi van điều khiển vẫn đóng . Độ chênh áp
giữa 2 khoang IIa và IIb không đổi, màng 4 piston 11 không dịch chuyển nữa, áp suất
dầu trong đ−ờng ống giữ giá trị không đổi, mômen phanh ở các bánh xe giữ nguyên giá trị. Khi nhả bàn đạp phanh lò xo ở bàn đạp kéo bàn đạp về vị trí ban đầu, lò xo hồi vị màng c−ờng hoá đẩy piston 11 của xi lanh chính về vị trí cũ, lò xo côn 8' đẩy piston của bộ c−ờng hoá về vị trí cũ, van 8 mở ra, van không khí 7 đóng lại, áp suất
buồng IIa, IIb lại bằng nhau và bằng áp suất chân không ( 0,5 KG/cm2). ở các bánh
xe thì các lò xo kéo má phanh về vị ban đầu để nhả má phanh tách ra khỏi trống phanh.
SV: Lê Đình Thành 32 Lớp CKGTCC– K44
Ưu điểm :
Tận dụng đ−ợc độ chênh áp giữa khí trời và đ−ờng ống nạp. Bảo đảm đ−ợc quan hệ tỷ giữa lực bàn đạp và với lực phanh.
Nh−ợc điểm :
Kết cấu phức tạp, giá thành cao
Kết luận : trên cơ sở phân tích các ph−ơng án trợ lực , đánh giá các −u khuyết điểm của các loại trợ lực ta chọn ph−ơng án Trợ lực chân không để thiết kế trợ lực phanh.
4> Điều hoà lực phanh : Quá trình phanh xe đều dẫn tới hiện t−ợng tăng tải trọng tác dụng lên cầu tr−ớc , giảm tải trọng ở cầu sau . Sự phân bố lực phanh cần thiết phải đảm bảo mối quan hệ giữa lực phanh sinh ra ở cơ cấu phanh và lực thẳng đứng tác dụng lên các bánh xe . Thực hiện đ−ợc yêu cầu này sẽ nâng cao hiệu quả phanh giảm mài mòn lốp , tăng khả năng điều khiển xe và nâng cao an toàn chuyển động . Bộ điều hoà lực phanh là một trong các kết cấu bố trí trên xe nhằm thực hiện mục đích này. + Dùng van hạn chế áp suất : p2 1 A F 4 3 2
Hình 1.22: Sơ đồ nguyên lý van hạn chế áp suất
1. ụ hạn chế 3. Phớt 2. Piston 4. Bệ tỳ P1, P2: áp suất dầu xilanh chính và ở bánh sau.
SV: Lê Đình Thành 33 Lớp CKGTCC– K44
Nguyên lý làm việc:
Van điều chỉnh áp suất đ−ợc bố trí trên đ−ờng dẫn dầu ra, các cơ cấu phanh sau. Bình th−ờng nhờ lực của hệ đàn hồi th−ờng xuyên đẩy van mở ra. Lực đàn hồi này
phụ thuộc vào khoảng cách giữa sàn xe và cầu xe ( có nghĩa là tuỳ thuộc vào trọng
l−ợng tác dụng ) th−ờng hệ đàn hồi là thanh xoắn, lực đàn hồi này tuỳ thuộc vào tải trọng phân bố lên cầu sau.
Do van th−ờng xuyên mở nên khi áp suất tăng lên đến một giá trị nào đó tác dụng lên mặt đế van A một lực lớn hơn lực lò xo làm cho đế van dịch chuyển sang trái đóng kín đ−ờng dầu dẫn đến các cơ cấu phanh ở cầu sau, do đó áp suất P2 ở xilanh làm việc sẽ không đổi. Khi áp suất ở xilanh phanh chính ( dòng vào P1) cũng tăng thì van đóng càng chặt, vì vậy họ đ−ờng đặc tính làm việc của van giảm áp là những đ−ờng nằm ngang song song với trục P1
0 p1
a b
c d
p2
Hình 1.23: Đồ thị đặc tính điều chỉnh của van hạn chế áp suất
0ab: Đ−ờng điều chỉnh khi xe đầy tải 0cd: Đ−ờng điều chỉnh khi xe không tải Ưu điểm:
- Nâng cao đ−ợc hiệu quả phanh so với khi không lắp bộ điều hoà. - Kết cấu đơn giản.
- áp suất trong xilanh làm việc của cơ cấu phanh ở cầu sau đ−ợc hạn chế tuỳ
SV: Lê Đình Thành 34 Lớp CKGTCC– K44
tác dụng lên các van, do đó ứng với các tải trọng khác nhau sẽ cho lực lò xo khác nhau.
Nh−ợc điểm:
Hiệu quả điều chỉnh không cao, khi lắp trên xe có tải trọng lớn và trung bình nếu nh− dạng đ−ờng đặc tính lý t−ởng của van cứng và ít cong. Đồng thời hiệu quả của phanh sẽ kém khi đi trên đ−ờng có độ lồi lõm và ổ gà nhiều.
+>Dùng bộ điều hoà lực phanh theo kiểu piston- vi sai
4 3 2 p2 p1 5
Hình 1.24 : Cấu tạo bộ điều hoà kiểu piston- visai
1. Piston 4. Lò xo cảm biến tải 2. Phớt 5. Thân bộ điều hoà
3. Lò xo p1, p2: áp suất dầu ở xilanh chính và xilanh bánh sau. Nguyên lý làm việc:
Thân 5 đ−ợc gắn trên giá xe có lò xo cảm biến tải 4 tỳ vào một đầu của piston. Tuỳ theo mức độ chở tải mà lực tác dụng lên piston nhiều hay ít.
Khi ch−a hoạt động, lò xo 3 đẩy piston 1 lên trên làm 1 không tiếp xúc với phớt nên đ−ờng dầu thông từ xilanh chính ra xilanh bánh sau, lúc này p1= p2.
Khi áp suất dầu tăng cao, lực do áp suất dầu tác dụng lên đầu trên của piston sẽ cân bằng với lực đẩy lên ( lực đẩy của lò xo cảm biến tải, của lò xo 3, của áp suất dầu tác dụng lên đầu d−ới piston ) -> piston tiếp xúc với phớt ngăn không cho dầu ra
SV: Lê Đình Thành 35 Lớp CKGTCC– K44
bánh sau -> p2 đ−ợc hạn chế. Sau đó, nếu tiếp tục đạp phanh, áp suất dầu vào p1 tăng làm sự cân bằng trên bị phá vỡ -> piston mở ra -> p2 tăng lên cho đến khi đạt đ−ợc sự cân bằng mới. Do lực tác dụng từ lò xo cảm biến tải phụ thuộc vào tải trọng nên áp suất p2 cũng thay đổi theo tải trọng xe.
Ưu- nh−ợc điểm:
- Hiệu quả điều chỉnh cao hơn loại trên, nó có đ−ờng điều chỉnh gần đ−ờng cong
lý t−ởng hơn.
- Điều chỉnh đ−ợc mọi chế độ tải trọng. - Thích hợp cho tải trọng trung bình và lớn.
Đừơng đặc tính lí tuởng Đừơng đặc tính thực tế 0 c p1 a d b
Hình 1.25 : Đồ thị đặc tính điều chỉnh điều hoà kiểu piston- visai.
0ab: Đ−ờng điều chỉnh khi xe đầy tải. 0cd: Đ−ờng điều chỉnh khi xe không tải
SV: Lê Đình Thành 36 Lớp CKGTCC– K44
CHƯƠNG II: LựA CHọN PHƯƠNG áN THIếT Kế Hệ THốNG PHANH
2.1 Giới thiệu xe cơ sở :
Ô tô tải KIA TOWNERS 750 KG là loại xe đ−ợc lắp ráp tại nhà máy CTY TRACIMEXCO- Bộ GTVT. Linh kiện đ−ợc nhập đồng bộ từ hãng KIA thuộc tập đoàn HYUNDAI- Hàn Quốc. Nó có một số thông số kỹ thuật chính nh− sau:
• Động cơ : Động cơ xăng. - Dung tích xilanh : 796 cc
- Công suất cực đại : 40ps/5.600rpm
- Mômen xoắn cực đại : 6.0 kg.m/3600rpm . Truyền động - Số tay : 05 số • Kích th−ớc của xe: - Chiều dài tổng thể : 3.613 mm - Chiều rộng tổng thể : 1.400 mm - Chiều cao tổng thể : 1.825 mm - Chiều dài thùng : 2.190 mm - Chiều rộng thùng : 1.330 mm - Chiều cao thùng : 270 mm - Chiều dài cơ sở : 1.810 mm - Trọng l−ợng không tải : 785 Kg