Như đã trình bày trên đây, các loại vật liệu ma sát sử dụng trong các cơ cấu phanh ô tô hiện nay đều có hệ số ma sátphụ thuộc vào nhiệt độ. Tuy nhiên, mức đô ̣ cũng như quy luâ ̣t của sự phụ thuô ̣c này thay đổi theo loa ̣i vâ ̣t liê ̣u [1,2,…].
Hợ̀ sụ́ ma sát,à
Nhiê ̣t độ của các bề mă ̣t ma sát Vâ ̣t liê ̣u thường
Vâ ̣t liệu tốt
Hı̀nh 2.4. Sự phụ thuộc của hê ̣ số ma sát vào nhiê ̣t độ
à
Hình 2.5. Quy luật thay đổi hệ số ma sát theo nhiệt độ của một số vật liệu
Các kết quả nghiên cứu cho thấy, đối với má phanh thông dụng, ở nhiệt độ nhỏ hơn 200 – 2500C hệ số ma sát không thay đổi nhiều theo nhiệt độ, nhưng sẽ giảm ma ̣nh sau khi vượt qua 3000C. Nhưng đối với các loại má phanh dành cho xe đua, hê ̣ số ma sát có thể giữ đươ ̣c giá tri ̣ cao và ổn đi ̣nh ngay cả khi nhiê ̣t đô ̣ đa ̣t tới 800 – 900oC. Đối với các loại vật liệu thường dùng cho má phanh hiện nay, sự thay đổi của hệ số ma sát theo nhiệt độ có quy luật giảm dần gần như tuyến tính như trên hình 2.5.
Trong một số nghiên cứu, người ta chấp nhận giả thiết hệ số ma sát giảm tuyến tính theo nhiệt độ nhằm đơn giản hoá bài toán mà không gây sai số lớn.
Chẳng hạn, theo The Automotive Chassis Volume 1 (trang 306) [2] sự phụ thuộc của hệ số ma sát theo nhiệt độ được mô tả như trên hình 2.6.
Hiện nay, các kết quả nghiên cứu không đưa ra được công thức mô tả chính xác mối quan hệ giữa hệ số ma sát với nhiệt độ, do nó không chỉ phụ thuộc loại vật liệu mà còn nhiều yếu tố khác. Vì vậy, theo tài liệu [2], để đơn giản hoá quá trình tính toán có thể giả thiết rằng hệ số ma sát giảm tuyến tính theo nhiệt độ. Khi đó, ta có thể mô tả quy luật này như sau :
0 .Tt à à= −δ
trong đú: à0 là hệ số ma sỏt ở cơ cấu phanh nguội, àlà hệ số ma sỏt ở cuối quỏ trỡnh phanh và δ là hệ số thực nghiệm.
Với các số liệu tham khảo từ các tài liệu các tài liệu [1,2] và một số tài liệu khỏc, giỏ trị của cỏc thụng số trờn được lấy như sau: à0 = 0,4 và δ = 0,00035.
2
2.3. . Ảnh hưởng của nhiê ̣t đô ̣ tới hê ̣ số truyền nhi t. ệ
Trong khi tính toán nhiệt, hệ số truyền nhiệt kτ được lấy theo các tài liệu tham khảo [4]. Tuy nhiên, hệ số này cũng thay đổi theo nhiệt độ, và quy luật của nó không được mô tả cụ thể bằng công thức tính toán.
Hệ số truyền nhiệt kτ thay đổi theo nhiệt độ với quy luật phụ thuộc vào loại vật liệu. Đối với các loại gang kτ giảm dần theo nhiệt độ. Để đơn giản hoá quá trình
tính toán, trong nghiên cứu này đã chấp nhận giả thiết quy luật biến thiên của kτ như sau:
0 . t
kτ =kτ −λT (2.15)
trong đó: kτ0 là giá trị của kτở nhiệt độ chuẩn và λlà hệ số thực nghiệm.
Giá trị cụ thể của các thông số trên phụ thuộc vào thành phần hoá học của từng loại gang. Khi tính toán, kτvà λ được xác định từ các số liệu trong Handbook of Heat Tranfer [4] với các giá trị sau: kτ0= 50 và λ = 0,028.
3
2.3. . Đánh giá mức suy giảm hi u qu ệ ả phanh.
Các loa ̣i cơ cấu phanh của ô tô hiê ̣n nay đều hoạt đô ̣ng dựa trên nguyên lý
tiêu tán năng lươ ̣ng chuyển đô ̣ng nhờ ma sát. Ma sát biến động năng chuyển đô ̣ng của ô tô thành nhiê ̣t năng và thải nó ra ngoài không khı́ qua các chi tiết của cơ cấu phanh (chủ yếu là qua trống hoặc đı̃a phanh). Như vâ ̣y, lư ̣c phanh ta ̣i các bánh xe đươ ̣c hı̀nh thành nhờ ma sát sinh ra trong cơ cấu phanh. Mối quan hệ giữa lư ̣c phanh và hê ̣ số ma sát có thể được viết dưới da ̣ng tổng quát như sau:
Pp = à.Kcp (2.16)
Trong đó: à là hờ ̣ sụ́ ma sát; Kcp là hờ ̣ sụ́ phụ thuụ̣c vào kờ́t cṍu của cơ cṍu phanh.
Biểu thức trên cho thấy, nếu trong quá trı̀nh phanh mà hê ̣ số ma sát thay đổi thı̀ lực phanh cũng thay đổi theo. Nghı ̃a là hiê ̣u quả phanh phu ̣ thuộc vào giá tri ̣ của hê ̣ số ma sát trong quá trı̀nh phanh.
Các nghiên cứu đã chı̉ ra rằng, ối với một loại vật liệu, đ hê ̣ số ma sát phu ̣ thuộc vào nhiều yếu tố như nhiê ̣t đô ̣, độ ẩm, vâ ̣n tốc trươ ̣t, … Trong đó, yếu tố ảnh hưởng lớn nhất đến hê ̣ số ma sát chı́nh là nhiê ̣t độ. Trong bài báo này chỉ trình bày các kết quả đánh giá ảnh hưởng của nhiệt độ tới hệ số ma sát.
Do lực phanh tỷ lệ thuận với hệ số ma sát, nên hiệu quả phanh còn lại sau khi phanh liên tục trên dốc h được đánh giá như sau:
0
.100%
hq à
= à
Hệ số hqcho biết hiệu quả phanh của cơ cấu phanh “nóng” (sau quá trình phanh liên tục) so với cơ cấu phanh “nguội”.