Chương 2 PHÂN TÍCH LỰA CHỌN PHƯƠNG ÁN THIẾT KẾ HỆ THỐNG
2.2. Mô men phanh yêu cầu ở các cơ cấu phanh
Hình 2-1 Sơ đồ tính toán lực tác dụng lên ô tô khi phanh Trong đó:
- Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe.
- Z1: Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe cầu trước.
- Z2: Phản lực thẳng góc từ đường tác dụng lên bánh xe cầu sau.
- L0: Chiều dài cơ sở của xe.
- hg: Toạ độ trọng tâm theo chiều cao.
- a,b: Khoảng cách từ trọng tâm đến cầu trước / sau.
- Pp1,Pp2: Lực phanh ở các bánh xe cầu trước / sau.
- Pj: Lực quán tính khi phanh.
- Để đảm bảo hiệu quả phanh cao nhất với gia tốc chậm dần lớn nhất mà bánh xe không bị trượt thì trước hết cơ cấu phanh ở các bánh xe phải có khả năng tạo ra mô men phanh lớn nhất được xác định bằng theo tài liệu [2]:
Mbx=Gbx.bx.Rbx [N.m] (2.1)
2.2.1. Phân tích chọn hệ số bám
SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 19
Hệ số bám φbx giữa lốp với mặt đường của bánh xe khi phanh phải là (giá trị lớn nhất có thể có) nhằm nâng cao hiệu quả hệ thống phanh. Tuy nhiên hệ số bám không được chọn quá lớn quá giá trị giới hạn mà tại đó khi phanh bánh xe có bắt đầu trượt lết hoàn toàn. Nếu vượt quá giới hạn thì các bánh xe bị trượt lết, bánh xe sẽ bị mất dẫn hướng và do đó xe dễ bị lệch khỏi hướng chuyển động, xe có thể bị xoay và quay đầu xe, thậm chí có thể bị lật xe rất nguy hiểm.
Hệ số bám φbx giữa lốp với mặt đường của bánh xe thường được xác định bằng thực nghiệm. Với các kiểu lốp hiện nay, trên các loại đường nhựa hoặc bê tông tốt và khô ráo thì hệ số bám lớn nhất φmax có thể đạt đến (0,75÷ 0,85)
Với hệ thống phanh có trang bị hệ thống kiểm soát và điều chỉnh độ trượt bánh xe (xe có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS - Anti-lock Brake System, hay trang bị hệ thống phanh điều khiển điện tử – Electronic Brake System) thì hệ số bám có thể đạt đến giá trị cực đại, tức là φbx = φmax = 0,75÷0,85.
Đối với xe thiết kế hệ thống phanh có trang bị hệ thống chống hãm cứng bánh xe ABS chọn φbx =0,8.
2.2.2. Tính chọn bán kính làm việc trung bình của bánh xe Rbx Theo tài liệu [1] ta có:
Rbx = λ.R0 [m] (2.2)
Trong đó:
- λ là hệ số kể đến sự biến dạng của lốp khi làm việc so với bán kính thiết kế và có thể chọn theo công thức kinh nghiệm sau:
+ Với lốp áp suất thấp: P1=(0,08÷0,5) [MN/m2] thì chọn λ= 0,93÷0,935.
+ Với lốp áp suất cao: P1>0,5 [MN/m2] thì chọn λ= 0,945÷0,950 . - Chọn λ = 0,93.
Trong đó:
- d: đường kính của vành bánh xe được tính theo đơn vị Anh [inch]
- B: Bề rộng của lốp được tính đơn vị [mm] 225/55R17
SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 20
- Kí hiệu của lốp: 225/55R17 Thay hết vào (2.2) ta có:
2.2.3.Tính chọn tọa độ trọng tâm theo chiều cao hg Theo tài liệu [1] ta có:
hg = 0,5. B0 (2.4)
= 0,5.1825
= 912 [mm]
2.2.4. Tính chọn phân bố trọng lượng cầu trước và sau Theo bảng (2-1) ta có trọng lượng toàn bộ của xe:
Ga = 1900 [KG] = 1900.9,81=18639 [N].
Với xe du lịch thì phần trọng lượng cầu trước, cầu sau gần như nhau ta chọn theo tài liệu tham khảo của nhà sản xuất
G
1 = 960 [KG] = 960.9,81=9417,6 [N]. (2.5) G2 = 940 [KG] = 940.9,81= 9221,4[N].
Viết phương trình cân bằng mô men khi xe đứng yên ta có tọa độ trọng tâm theo chiều dọc xe O2 ta có (Hình 2-1).
Trong đó:
SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 21
- Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe. Ga =18639 [N].
- Z1: Phản lực pháp tuyến ở các bánh xe cầu trước. Z1 = G1 =9417,6 [N].
- L0: Chiều dài cơ sở của xe . L0= 2775 [mm].
Thay vào công thức (2.6) ta được:
b =
9417, 6.2775
=1402 [mm].
18639
a = L0 – b = 2775 – 1402 = 1373 [mm].
Trọng lượng bám ở mỗi cầu xe theo tài liệu [2]:
Trong đó:
- Gbx1, Gbx2: Trọng lượng bám của các cầu xe.
- Ga: Trọng lượng toàn bộ của xe. Ga = 18639 [N]
- hg = 912 [mm] là tọa độ trọng tâm khi xe đầy tải.
- φbx: Hệ số bám của bánh xe Thay số vào (2.7) ta được:
Trọng lượng bám cầu trước:
Trọng lượng bám cầu sau:
Từ đây ta tính được lực phanh yêu cầu của mỗi bánh xe trước và sau theo tài liệu [2]:
Lực phanh bánh xe trước:
Pbx1 = Gbx1.φbx = 7158,7.0,8 = 5727 [N] (2.8a)
Lực phanh bánh xe sau:
Pbx2 = Gbx2.φbx = 2160,8.0,8 = 1728,6[N] (2.8b)
Mô men phanh yêu cầu ở các bánh xe trước và sau theo tài liệu [2]:
SVTH: Hà Đăng Khánh GVHD: GS.TS.Trần Văn Nam Page 22
Mô men bánh xe trước:
Mbx1 = Pbx1.Rbx = 5727.0,4128 = 2364,1[N.m] (2.9a) Mô men bánh xe sau:
Mbx2 = Pbx2.Rbx = 1728,6.0,4128 = 713,6 [N.m] (2.9b) Với Rbx = 0,4128 [m] là bán kính làm việc của bánh xe.