Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh

Chương 2: Hệ thống thủy lực trong xe ôtô Volovo A35C và tính toán hệ thống phanh thủy lực

2.2. Tính toán hệ thống phanh ôtô Volvo A35C

2.2.1. Nguyên lý làm việc của hệ thống phanh

Khi động cơ làm việc dẫn động bơm dầu 3 làn việc. Dầu được hút từ thùng chứa qua lọc áp suất 4 đưa vào cửa P của bộ van điều áp 5 đi đến van hành trình 3x2 và theo đường dẫn qua van bi ra cửa SP của bộ van điều áp 5.

Tại đây dầu có áp lực đi theo hai đường dẫn:

Đường dẫn 1: dầu từ bộ van điều áp 5 đi đến bình tích áp 7

Đường dẫn 2: dầu từ bộ van điều áp 5 theo đường dẫn đến bộ van một chiều 5B rồi đến các bình tích áp 9 và bình tích áp 11. Sau đó dầu có áp lực cao theo đường dẫn chờ sẵn tại van điều khiển phanh cầu dẫn hướng 16A, van điều khiển phanh cầu chịu tải 16B, và tổng van điều khiển phanh 12

Khi đạp bàn đạp phanh, van hành trình 3x3 ở phía trên của tổng van điều khiển phanh 12 nối thông cửa 11-21. Dầu có áp lực cao từ bình tích áp 11 qua cửa 11 sang cửa 21 theo đường dẫn điều khiển van điều khiển phanh cầu chịu tải 16B. Van 16B làm việc nối thông cửa 1-2. Dầu có áp lực cao khoảng 185 ÷ 200 bar từ các bình tích áp 11 đến cửa 1 qua cửa 2 đến các mâm phanh cầu chịu tải tác động vào các pít tông đẩy các má phanh tác động vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.

Khi van hành trình 3x3 ở phía trên của tổng van điều khiển phanh 12 đi xuống ép lò xo và dầu có áp lực từ cửa 21 đi xuống tác động đẩy van hành trình 3x3 ở phía dưới đi xuống nối thông cửa 12-22. Dầu có áp lực cao từ

bình tích áp 9 theo đường dẫn đến cửa 12 qua cửa 22 theo đường dẫn YW đến điều khiển van điều khiển phanh cầu dẫn hướng 16A. Van 16A làm việc nối thông cửa 1-2. Dầu có áp lực cao khoảng 185 ÷ 200 bar từ các bình tích áp 9 đến cửa 1 qua cửa 2 đến các mâm phanh cầu dẫn hướng tác động vào các pít tông đẩy các má phanh tác động vào đĩa phanh thực hiện quá trình phanh.

Khi thôi không đạp bàn đạp phanh, nhờ tác dụng của lò xo tác động vào phía dưới các van hành trình 3x3 của tổng van điều khiển phanh 12 đẩy van ngắt cửa 11-21 và cửa 12-22, nối thông các cửa 51-21 và 52-22 ngắt dòng dầu điều khiển các van điều khiển phanh cầu dẫn hướng 16A và van điều khiển phanh cầu chịu tải 16B. Van 16A và van 16B ngắt cửa 1-2 và nối thông 2-5. Khi đó dầu từ xy lanh và pít tông trên các mâm phanh theo ống dẫn qua các van điều khiển 16A và 16B qua tổng van điều khiển phanh rồi trở về thùng chứa. Một phần dòng dầu có áp lực cao này tác động vào phía dưới các van hành hình 3x3 của tổng van điều khiển 12 làm các van này dịch chuyển nhanh hơn dẫn đến quá trình kết thúc phanh được nhanh và dứt khoát.

2.2.2. Tính toán lực phanh và mô men phanh

Hình 2.3 Kích thước cơ sở của xe ô tô Volvo A 35C

Z1 Z2’ Z2’’

A

G

Z2 O

hg

hg

a b L

h2 h1

Volvo A35C

Thông số kỹ thuật của xe: theo catolog của nhà sản xuất. Tài liệu [13]

Khối lượng của xe: m0 = 27165 kg Khối lượng tải tối đa: mt = 32500 kg Kí hiệu lốp: 26,5R25

Khoảng cách từ tâm cầu trước đến tâm cầu giữa: h1 = 4495 mm Khoảng cách từ tâm cầu giữa đến tâm cầu sau: h2 = 1820 mm Khi xe không có tải:

+ Khối lượng đặt lên cầu trước: m1= 14400 kg + Khối lượng đặt lên cầu chịu tải: m2= 12750 kg + Tổng khối lượng: m = 27165 kg Khi xe chất đầy tải

+ Khối lượng đặt lên cầu trước: m1’=17162,5 kg + Khối lượng đặt lên cầu chịu tải: m2’=42502,5 kg + Khối lượng tải mt = 32500 kg + Tổng khối lượng: m’= 59665 kg

- Xét xe ôtô Volvo A35C mang đầy tải 32500 kg chạy trên đường đất nằm ngang trong điều kiện thời tiết khô ráo thì thực hiện quá trình phanh. Khi đó - Trọng lượng toàn bộ của xe khi đầy tải:

m m g

G  0  t (2-1)

27165325009.81585313



G N

+ Gọi khoảng cách từ trọng tâm ô tô đến cầu trước là a, khoảng cách điểm đặt tổng phản lực đặt tại cầu chịu tải Z2 đến tâm cầu trước là L. Ta có

Phương trình cân bằng mô men tại điểm A là:

0 .  2 

Ga Z L (2-2)

Do kết cấu của thùng chịu tải nên trọng tải đặt lên cầu chịu tải được phân bố đều lên cả cầu giữa và cầu sau, do đó chiều dài cơ sở của ô tô là:

2 5405 4495 1820

22

1   

h h

L mm (2-3)

Suy ra  

585313 3850 5405 . 81 , 9 . 5 , 42502

2  

 G L

a Z mm (2-4)

+ Gọi b là khoảng cách từ trọng tâm đến điểm đặt tổng phản lực đặt tại cầu chịu tải Z2. Ta có:

L b

a  (2-5)

1555 3850

5405 





L a

b mm

+ Khoảng cách từ trọng tâm ôtô xuống mặt đường hg = 1600 mm Như vậy, trọng lượng của xe được đặt tại trong tâm O có toạ độ:

a = 3850 mm, b = 1555 mm, hg = 1600 mm Tính hệ số cường độ phanh K:

Phương trình cân bằng lực kéo khi phanh ôtô

i f

p

j P P P P P

P        (2-6)

Pj : lực quán tính sinh ra khi phanh ôtô PP : tổng lực phanh sinh ra ở các bánh xe Pf : lực cản lăn

P : lực cản không khí

P : lực để thắng tiêu hao do ma sát cơ khí Pi : lực cản lên dốc

Thực nghiệm cho biết Pf; P; P cản chuyển động của ôtô có giá trị rất bé so với Pp Pf; P; P chỉ bằng 1đến 2 % Pp nên có thể bỏ qua.

Xe phanh trên đường nằm ngang =0 nên Pi 0 do đó

j

p P

P  (2-7)

Trong đó: Pp được xác định theo điều kiện bám: Pp .G, theo tài liệu [1]

: Hệ số bám của bánh xe với mặt đường G: Trọng lượng của xe khi đầy tải

Mặt khác: j i jp

g

P  G (2-8)

Trong đó: +i 1,021,04: hệ số kể đến ảnh hưởng của khối lượng chuyển động quay đến khối lượng chuyển động tịnh tiến. Chọn i 1,03

jp: gia tốc chậm dần khi phanh

Khi đó ta có:  j G g

G

p

i 

i p

j g



.

 (2-9)

Hệ số cường độ phanh:

i i

p

g g g

K j







 



 .

. (2-10)

Trong đó:

+i 1,021,04: hệ số kể đến ảnh hưởng của khối lượng chuyển động quay đến khối lượng chuyển động tịnh tiến. Chọn i 1,03

+ Đường đất mỏ, điều kiện mặt đường khô ráo nên chọn  0,7. Theo tài liệu [2]

Thay số ta có: 0,68 03

, 1

7 ,

0 

 K

Vậy hệ số cường độ phanh K 0,68 Tính phản lực đặt tại các bánh xe

Khi thực hiện quá trình phanh thì tải trọng tác dụng lên cầu trước tăng lên còn tải trọng cầu sau giảm đi so với khi xe đứng yên. Do đó

- Phản lực đặt tại các bánh xe cầu dẫn hướng khi phanh là

 g

p b Kh

L

Z G .

1  2  Theo tài liệu [2] (2-11)

1555 0,68.1600 140475 5405

. 2 585313

1p   

Z N

- Tổng phản lực đặt tại các bánh xe cầu chịu tải (cầu giữa và cầu sau)

 g

ctp a K h

L

Z G .

2 

 Theo tài liệu [2] (2-12)

3850 0,68.1600 152181 5405

. 2 585313





ctp 

Z N

- Phản lực đặt tại các bánh xe sau cầu giữa 5 , 76090 2

152181

2p  Z2ctp  

Z N

- Phản lực đặt tại các bánh xe sau

5 , 76090 2

152181

3p  Z2ctp  

Z N

Lực phanh tại các bánh được xác định bằng công thức PZ. (2-13) Cầu trước: P1 Z1p.140475.0,798332,5 N

Cầu giữa: P2 Z2p. 76090,5.0,753263 N Cầu sau: P3 Z3p. 76090,5.0,753263 N Tính mô men phanh

- Bán kính bánh xe tính toánrbx .r0. (2-14)

: Hệ số kể đến sự biến dạng của lốp xe Volvo 35C lốp có áp suất thấp nên  0,94

ro: bán kính thiết kế

0 2

r  D (2-15)

Trong đó D: đường kính ngoài của lốp Lốp xe có kí hiệu 26,5R25 ta có

- Đường kính trong của lốp (d) là:

635 4 , 25 .

25 



d mm

- Chiều cao của lốp (H) là:

673 4 , 25 . 5 ,

26 



H mm

Vậy đường kính ngoài của lốp

H d

D 2 (2-16)

1981 673

. 2

635 



D mm

Bán kính thiết kế là 5 , 2 990 1981

0  

r mm = 0,99 m

Vậy bán kính tính toán bánh xe là rbx 0,94.0,990,9306 m

Mô men phanh tại các bánh xe Mp  P.rbx (2-17) Cầu trước Mp1 P1.rbx 98332,5.0,930691508,2 N.m

Cầu giữa Mp2 P2.rbx 53263.0,930649566,5 N.m Cầu sau: 3. 53263.0,9306 49566,5

3  bx  

p P r

M N.m