Các lực tác dụng lên guốc phanh sau ta đã xác định đợc ở trên P= 13689 (N)
U= 33295 (N) R= 46090 (N)
Ta đặt các lực này vào guốc trớc của cơ cấu phanh sau. ở tại điểm đặt lực tổng hợp R1 ta phân ra hai thành phần lực hớng kính N1 và lực tiếp tuyến T1 ở tại chốt quay của guốc phanh ta cũng phân lực tổng hợp U1 ra hai thành phần U1y và U1x. Sau đó guốc phanh này ở tại lực R1 ta cắt ra thành hai nửa thay vào mặt cắt đó lực QY1 và NX1 và MU1, ở nửa dới QY2 và NX2 và MU2 ngợc với các thành phần lực và mômen của phần trên.
* Xét sự cân bằng đoạn trên
NX1 + P cos(γ +ϕ) = 0 QY1 + Psin(γ +ϕ) = 0
MU1 + P[a-Rt cos(γ +ϕ)] = 0 + Xét sự cân bằng tại điểm A (γ =0) NX1 + P cosϕ = 0
QY1 + Psinϕ = 0 MU1 = 0
Trong đó : P=13689 (N); ϕ =250; γ =640
⇒ NX1=- Pcosϕ=- 13689.cos25o=- 12406(N) QY1=- Psinϕ=-13689.sin25o=- 5785 (N) + Xét sự cân bằng tại điểm B.
NX1 + P cos(γ +ϕ) = 0 QY1 + Psin(γ +ϕ) = 0
MU1=- P[a-Rt cos(γ +ϕ)]
⇒ NX1=- 13689cos890=- 239(N) QY1=- 13689sin890=- 13687(N)
MU1=-13689(165-210cos890)=-2208515 (Nmm)= -2208,5(Nm) Ta có bảng sau
vị trí A B NX1 -12406 -239 QY1 - 5785 -13687 MU1 0 -2208,5
*Xét sự cân bằng đoạn dới
N + U . sinβ + U . cosβ = 0
Qy2 - U1x. sinβ + U1y. cosβ = 0
Mu2 + U1x.c.(1 - cosβ) - U1y.c.sinβ = 0 Tại điểm B (β = 80o) C = 170 mm
U1x = U1sin750 = 33295sin750=32160,5(N)
U1y = U1cos750= 33295cos750= 8617,4(N) Nx2 = - 8617,4.sin80o – 32160,5.cos80o = - 14071(N) Qy2 = 32160,5.sin80o – 8617,4.cos80o = 30175(N)
Mu2 = 8617,4.0.17.sin80- 32160,5.0,17(1 – cos80o) = -3075,2(Nm) Tại điểm C (β = 0o)
Nx2 = - 8617,4.sin0o – 32160,5.cos0o = - 32160,5 (N) Qy2 = 32160,5.sin0o – 8617,4.cos0o = - 8617,4 (N) Mu2 = 0
Dấu “ - “ chứng tỏ chiều của các lực ngợc chiều với chiều trên hình vẽ.
Từ đó ta có bảng sau
Vị trí Lực và mômen
B C
Nx2(N) - 14071 - 32160,5
Qy2(N) 30175 - 8617,4
Mu2(Nm) -3075,2 0
*Biểu đồ mô men
Căn cứ vào biểu đồ mômen trên ta đi tính toán bền tại 3 điểm sau
3 2 1
X X
Y Y
* ứng suất do QY2 và MU gây ra đợc tính theo công thức σ = . (1 )
i th Y U
R R F
M F
Q + − (2-20)
F – Diện tích của tiết diện tính toán Rth - Bán kính đờng trung hoà
R1 - Bán kính tại điểm đang xét - ứng suất tại điểm 1:
F = 2000 mm2 ; Ri = 200 mm ; Rth = 172 mm
200) 1 172 2000 ( 3075200 2000
30175
1 = − −
⇒σ = -200,2 (N/mm2)
- ứng suất tại điểm 2:
R2 = 190 mm ; F = 2000 mm2 ; Rth = 172 mm
)
190 1 172 2000 ( 3075200 2000
30175
2 = − −
⇒σ = -130,58 (N/mm2)
-ứng suất tại điểm 3:
R3 = 130 mm ; F = 2000 mm2 ; Rth = 172 mm
130) 1 172 2000 ( 3075200 2000
30175
3 = − −
⇒σ = 381,67 (N/mm2)
* ứng suất do NX gây ra NJ Sb
x x X
.
= .
τ (2-21)
SX – Mô men tĩnh phần bị cắt đối với trục quán tính trung tâm Jx - Mô men quán tính của thiết diện
NX – Lực cắt
b – Chiều dày phần bị cắt SX = ∫
FC
YdF (2-22) Fc – Diện tích phần bị cắt
Y – Toạ độ trọng tâm phần bị cắt đối với trục trung hoà Trên hình vẽ tại điểm 1 và 3 có dF = 0 do đó SX = 0 ⇒ τ = 0 ứng suất tại điểm 2
SX = Y2.Fc = 12.2000 = 24000 (mm3) Y2=Rth- R’2= 172-160 = 12 (mm)
JX = 3 2 1 1
2 1 2 2
2 3 3
2 .
12 ) . (
12 )
( R R a Y F
F Y R C
R
C
C + − +
− + (2-23)
JX = 14 .800
12 80 ) 190 200 1200 (
. 21 12 20
) 130 190
( 3 2 3 2
− + +
− +
JX = 1152666 mm4
20 . 1152666
24000 . 14071
=
⇒τ = 14,65 N/mm2 =146,5(KG/cm2) ứng tại đờng trung hoà
Sxth = Y. F0
F0 = 5.(Rth – R3) = 5.(17,2-13) = 21(cm2) Y = 2
R3
Rth − =
2 13 2 , 17 −
= 2,1(cm) Sxth = 21.2,1 = 44,1(cm3)
b J
S N
x xth X
th .
= .
τ = 1151407,2666,1.44.,21= 269,2(KG/cm2) Ta có bảng sau
§iÓm 1 2 3
σz -2002 -1305,8 3816,7 τ 0 146,5 0
σth 0 269,2 0
Từ bảng trên ta vẽ biểu đồ mômen
3 2 1
X X
Y
Y -200,2 -130 14,65
381,67
ứng suất tổng hợp tai các điểm là
2
2 4τ
σ
σ = +
⇒ th z
2 2 1 = 2002 +4.0
σth = 2002(KG/cm2)
2 2
2 = 1305,8 +4.146,5
σth = 1338,27(KG/cm2)
2 2 3 = 3816,7 +4.0
σth = 3816,7(KG/cm2)
Ta thÊy σth < [σth] =4000(KG/cm2)
Vậy guốc phanh đã chọn đủ điều kiện bền.
2.3. Thiết kế dẫn động phanh 2.3.1. Phân tích lựa chọn phơng án
Hệ thống phanh dẫn động cơ khí có u điểm kết cấu đơn giản nhng không tạo
đợc mômen phanh lớn do hạn chế lực điều khiển của ngời lái, thờng chỉ sử dụng ở cơ cấu phanh dừng (phanh tay).
Dẫn động phanh bằng thuỷ lực tuy có u điểm êm dịu, dễ bố trí, độ nhạy cao nhng lực điều khiển bàn đạp không thể giảm nhỏ do tỉ số truyền của dẫn động thuỷ lực có giới hạn, do đó sẽ làm cho ngời lái nhanh mệt mỏi.
Để giảm lực điều khiển trên bàn đạp ta nên dùng dẫn động phanh bằng khí nén. Trong dẫn động phanh bằng khí nén lực điều khiển trên bàn đạp chủ yếu dùng để điều khiển van phân phối còn lực tác dụng lên cơ cấu phanh do áp suất khí nén tác dụng lên bầu phanh thực hiện.
Từ các phân tích trên ta thấy dẫn động khí nén là hợp lý với xe tải 5 tấn.
Nếu ta sử dụng van phân phối dẫn động một dòng, trong trờng hợp có sự cố rò khí, khi đó hiệu quả phanh ở các bánh xe sẽ giảm. Để tăng tính an toàn cho hệ thống phanh ta sẽ sử dụng van phân phối dẫn động hai dòng. Có nghĩa là có hai dòng độc lập từ bình chứa khí qua van phân phối đến các bầu phanh bánh xe. Trong trờng hợp nếu một trong hai dòng có sự cố thì dòng còn lại vẫn hoạt
động bình thờng, nghĩa là hiệu quả phanh giảm không đáng kể. Vì vậy trong xe thiết kế ta sử dụng van dẫn động hai dòng.
2.3.2. Mô tả kết cấu của hệ thống phanh