- Sau khi xây dựng mô hình ta bắt đầu quá trình mô phỏng, mô phỏng mục đích để phục vụ cho việc giảng dạy đào tạo, thể hiện qua 3 nội dung chính: • Mô phỏng quá trình lắp ráp: Thể hiện quá trình tháo lắp từng bộ phận theo thứ tự nhất định, bộ phận nào trước, bộ phận nào sau và mối lắp ghép then hoa, ren…
• Mô phỏng quá trình làm việc: Thể hiện quá trình làm việc từ khi khí nén tác động vào bầu phanh, cần đẩy xoay sang bên làm xoay cam, đồng thời cam đẩy guốc phanh ép vào tang trống thực hiện phanh. • Mô phỏng quá trình điều chỉnh khe hở giữa guốc phanh và tang trống:
Bao gồm điều chỉnh khe hở trên, khi nới vít hãm ở càng đẩy và xoay trục vít để xoay cam ép chặt vào tang trống, và điều chỉnh khe hở dưới xoay chốt lệch tâm làm phần guốc phía dưới ép chặt vào tang trống. - Qua việc mô phỏng ta có thể thấy rõ được từng chi tiết, cụm chi tiết và
nguyên lý hoạt động của từng bộ phận.
Hình 3.11: Hình ảnh trước khi lắp ghép
CHƯƠNG IV: SỬ DỤNG ANSYS ĐỂ TÍNH BỀN GUỐC PHANH I. Tổng quan về phần mềm ansys:
- Ansys workbench là một gói phần mềm FEA (Finite Element Analysis) hoàn chỉnh dùng để mô phỏng, tính toán, thiết kế trong công nghiệp, Ansys workbench đã và đang được sử dụng rộng rãi trên toàn thế giới trong hầu hết các lĩnh vực kỹ thuật như: Kết cấu; nhiệt; dòng chảy; điện, tĩnh điện; điện từ và tương tác giữa các môi trường, các hệ vật lý.
- ANSYS workbench / Multiphysics là sản phẩm tổng quát nhất của ANSYS workbench, nó chứa tất cả các khả năng của ANSYS workbench và bao trùm tất cả các lĩnh vực kỹ thuật.
- Có ba sản phẩm thành phần chính dẫn xuất từ ANSYS workbench / Multiphysics là:
• ANSYS workbench / Mechanical: Tính toán kết cấu và nhiệt. • ANSYS workbench / Emag: tính toán điện từ.
• ANSYS workbench / Flotran: tính toán dòng chảy (Computational Fluid Dynamics CFD)
II. Tính bền guốc phanh:2.1 Phương pháp tính toán: 2.1 Phương pháp tính toán:
- Ansys tính toán dựa theo phương pháp phần tử hữu hạn (Finite Element Method) – FEM ta chia chi tiết cần tính ra làm hữu hạn các phần tử rất nhỏ, qua đó đặt tải trọng lên chi tiết, và từ đó xét xem phản ứng của chi tiết với tải trọng đó ra sao từ đó so sánh với tiêu chuẩn cho phép để xem chi tiết có có đủ bền hay không.
- Cơ sở của phương pháp này là làm rời rạc hóa các miền liên tục phức tạp của bài toán. Các miền liên tục được chia thành nhiều miền con (phần tử). Các miền này được liên kết với nhau tại các điểm nút. Trên miền con này, dạng biến phân tương đương với bài toán được giải xấp xỉ dựa trên các hàm xấp xỉ trên từng phần tử, thoả mãn điều kiện trên biên cùng với sự cân bằng và liên tục giữa các phần tử.
2.2 Các bước tính toán:
Hình 4.1: Giao diện của ansys
- Bài toán thực tế là một bài toán rất phức tạp với rất nhiều hàm đầu vào phi tuyến khác nhau, và mô hình luôn luôn thay đổi theo thời gian và không gian để giải ra nghiệm là một điều hết sức khó khăn, trong khuôn khổ đồ án để đơn giản hóa bài toán, em chọn bài toán cấu trúc tĩnh thực hiện trên module Static structural.
- Quá trình thực hiện theo các bước: • Xây dựng mô hình:
• Chia lưới các phần tử: • Đặt lực, áp suất: • Xuất ra kết quả:
- Tính toán bền guốc phanh theo 2 trường hợp
2.2.1 Trường hợp má phanh cố định, đặt lực vào đầu tỳ cam và chốt:
- Chia lưới các phần tử : Việc tính toán trên một mô hình vô hạn phần tử là rất khó khăn, nên việc giới hạn số lượng phần tử của một chi tiết là rất quan trọng, trong bài toán này em chia nhỏ guốc phanh ra bằng module body sizing, chọn kích thước của một phần tử là 5 mm. Chú ý: Để bài toán được tính toán dễ dàng hơn cũng
như tăng tốc độ giải bài toán, ta bỏ hết các bề mặt vát tròn, các rãnh… mục đích để chia nhỏ các phần tử được dễ hơn và đặc biệt khi các biên dạng quá phức tạp thì việc giải bài toán sẽ báo lỗi.
- Đặt mặt fix là má phanh, áp suất tác dụng lên đầu tỳ cam 0.4 MPa, lực tác dụng lên chốt: 0.34 MPa (Thực tế tải trọng tác dụng lên đầu tỳ cam cũng như chốt là một hàm phân bố không đều và theo một dải rất phức tạp, do trình độ kiến thức chưa đủ nên em chỉ đưa ra phương pháp giải bài toán
bằng các số liệu cụ thể và kết quả tính toán không có ứng dụng thực tế),
Hình 4.2: Chia lưới các phần tử
Mặt C fix có màu xanh sử dụng module fixed support, mặt A và B là mặt tác dụng tải trọng có màu đỏ sử dụng module pressure, áp suất phân bố đều trên các mặt.
- Kết quả: Bấm chuột vào solve để thực hiện giải bài toán, kết quả cho ra ứng suất và biến dạng trên vùng tác dụng tải trọng gồm một dải từ nhỏ nhất đến lớn nhất. Ứng suất lớn nhất ở vùng gần đầu guốc 7,88 Mpa, và chuyển vị lớn nhất ở phần đầu tỳ cam là 0,002903 mm.
Hình 4.4: Biến dạng và ứng suất lớn nhất
2.2.2 Trường hợp chốt đặt fix kiểu bản lề và đầu guốc di chuyển trượt trên 1 mặt phẳng, tác dụng áp suất lên bề mặt của má phanh:
- Đặt áp suất tác dụng lên bề mặt má phanh là 0,4 Mpa (thực tế áp suất phân bố lên má phanh có dạng parabol và thay đổi theo thời gian), bề mặt A, sử dụng module fix support để cố định mặt B gồm đầu tỳ cam và chốt. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
- Kết quả:
Hình 4.6: Chuyển vị và ứng suất tác dụng lên guốc phanh.
- Ứng suất phân bố ở phần gần chốt và đầu guốc phanh lớn nhất 35,165 Mpa, và chuyển vị lớn nhất là phần má phanh 0,0084448 mm.
2.3 Xử lý kết quả:
- Tính bền khi đưa kết quả dạng chuyển vị và ứng suất chỉ là một ứng dụng nhỏ của ansys workbench, các module của ansys có thể giúp ta tính toán những bài toán nhiệt, dòng chảy rất phức tạp, những bài toán về âm thanh, rung ồn…
- Thực tế khi giải một bài toán, ta phải thử đi thử lại nhiều lần bằng cách thay đổi hàm tải trọng tác dụng vào chi tiết sao cho hàm đó gần với thực tế nhất và qua đó kết quả sẽ ra một dạng phổ, từ giản đồ đó ta có thể thấy rõ được vùng tiết diện nào nguy hiểm nhất, kém bền nhất và tập trung ứng suất lớn nhất, qua đó đưa ra các biện pháp kết cấu để tăng bền.
- Các phương pháp để tăng bền rất đa dạng và lựa chọn tùy từng kết cấu của các chi tiết, ta có thể tăng bền bằng cách làm gân tăng cứng, nhiệt luyện, thay đổi kích thước của chi tiết, điều này được solid works thậm chí ansys thực hiện được một cách dễ dàng.
CHƯƠNG V: NHỮNG HƯ HỎNG CỦA HỆ THỐNG PHANH KHÍ NÉN TRONG QUÁ TRÌNH SỬ DỤNG
I. Cơ cấu phanh:
1.1 Mòn các cơ cấu phanh:
- Quá trình phanh xảy ra tại cơ cấu phanh được thực hiện nhờ ma sát giữa phần quay và phần không quay, vì vậy sự mài mòn các chi tiết của má phanh với tang trống là không thể tránh khỏi.
- Hậu quả:
• Làm tăng hành trình bàn đạp, tăng thời gian chậm tác dụng.
• Làm giảm hiệu quả phanh của ôtô: Sự mài mòn cơ cấu phanh sẽ làm tăng quãng đường phanh, thời gian phanh, giảm gia tốc chậm dần trung bình của ôtô. Nếu sự mòn xảy ra còn ít thì ảnh hưởng không đáng kể tới hiệu quả phanh, nhưng khi sự mòn xảy ra tăng lên nhiều thì ảnh hưởng rất lớn đến hiệu quả phanh, đồng thời sẽ làm cho người lái mệt mỏi, luôn phải tập trung cao độ khi lái xe xử lý các tình huống phanh. • Sự mài mòn quá mức dẫn đến bong tróc các liên kết (đinh tán) giữa má
phanh và guốc phanh, má phanh có thể rơi vào không gian nằm giữa guốc phanh và tang trống gây kẹt cứng cơ cấu phanh.
1.2 Mất ma sát trong cơ cấu phanh:
- Các cơ cấu phanh ngày nay thường sử dụng loại ma sát khô, vì vậy bề mặt ma sát bị dính dầu, mỡ, nước thì hệ số ma sát giữa má phanh và tang trống sẽ giảm tức là giảm momen phanh sinh ra.
- Thông thường do mỡ từ moayơ, nước từ bên ngoài xâm nhập vào bề mặt má phanh bị chai cứng…làm mất ma sát của cơ cấu phanh gây giảm hiệu
quả phanh và gây lệch hướng chuyển động của ôtô khi phanh.
1.3 Bó kẹt cơ cấu phanh:
- Nguyên nhân: Bong tấm ma sát guốc phanh, hư hỏng các cơ cấu hồi vị trong cơ cấu, do điều chỉnh không đúng, vật lạ rơi vào không gian làm việc…Sự bó kẹt cơ cấu phanh còn có thể xảy ra trên cơ cấu phanh có phanh tay và phanh chân làm việc chung trong cùng một cơ cấu phanh (trong phần lựa chọn phương án thiết kế, em lựa chọn cầu sau sử dụng bầu phanh tích năng cho phanh tay, như vậy cầu sau sử dụng cho cả phanh tay và phanh chân).
- Hậu quả:
• Gây mài mòn không theo quy luật, phá hỏng các chi tiết của cơ cấu, đồng thời làm mất khả năng chuyển động của ôtô ở tốc độ cao.
• Sự bó phanh khi không phanh làm tăng ma sát không cần thiết, nung nóng các bề mặt phanh do vậy hệ số ma sát giảm và hiệu quả phanh khi cần cũng giảm. Khi có hiện tượng này có thể phát hiện thông qua lăn trơn bánh xe thì thấy tiếng kêu sệt sệt phát ra trong cơ cấu phanh.
II. Dẫn động điều khiển phanh:
- Dẫn động phanh khí nén yêu cầu độ kín khít cao do vậy phổ biến nhất là sự rò rỉ khí nén, xảy ra ở mọi chỗ trên hệ thống.
- Máy nén khí và van điều áp:
• Mòn buồng nén khí, vòng găng, piston, xilanh. • Mòn hỏng bộ bạc hoặc bi trục khuỷu
• Thiếu dầu bôi trơn • Mòn, hở van một chiều • Trùng dây đai kéo
• Kẹt van điều áp của hệ thống. - Đường ống và bình chứa khí nén (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
• Tắc đường ống dẫn
• Dầu và nước đọng lại quá nhiều trong bình chứa khí nén - Van phân phối, van ba ngả, các đầu nối
• Kẹt các van làm mất hiệu quả dẫn khí • Nát hỏng các màng cao su
• Sai lệch vị trí làm việc - Cụm bầu phanh tại bánh xe
• Thủng các bát sao su • Sai lệch vị trí làm việc - Cụm cam quay cơ cấu phanh
• Bó kẹt các cơ cấu do va chạm hay khô mỡ bôi trơn • Sai lệch vị trí liên kết
KẾT LUẬN
Sau một thời gian làm đồ án thiết kế tính toán hệ thống phanh, em đã cơ bản hoàn thành đề tài với sự giúp đỡ tận tình của thầy ThS. Trần Thanh Tùng
Trong đề tài em đã cơ bản tính toán các chi tiết của hệ thống phanh dựa trên những thông số trên taplo xe cộng với tham khảo ở các tài liệu như tính chọn hệ số ma sát, áp suất dầu…sao cho hợp lý. Sơ lược nguyên lý hoạt động, kết cấu của các bộ phận chính như bộ trợ lực chân không, cơ cấu phanh đĩa, phanh guốc, dẫn động thủy lực, khí nén…
Mô hình hóa được kết cấu phanh, mô phỏng nguyên lý hoạt động cũng như quá trình lắp ráp, căn chỉnh và đưa ra phương pháp tính bền guốc phanh bằng phần mềm ansys theo bài toán cấu trúc tĩnh.
Kết thúc đồ án em đã hiểu thêm rất nhiều từ cơ cấu phanh, dẫn động phanh, ôn lại lượng kiến thức đã học ở các môn, hiểu sâu thêm về kết cấu, cách thiết kế tính toán, ngoài ra em còn được tiếp xúc, hiểu thêm, sử dụng những phần mềm như Mathtype, word, excel…tốt hơn, và đặc biệt là autocad.
Do thời gian còn hạn chế cộng với lượng kiến thức của em chưa đủ, đồ án sẽ còn nhiều hạn chế, những phần mà em chưa thực sự hiểu sâu nhất, hoặc trình bày còn sơ sài nhất là phần tính bền guốc phanh chưa làm được trên mô hình phi tuyến. Kính mong các thầy góp ý bổ sung cho em những thiếu sót, để đồ án được hoàn thiện hơn.
TÀI LIỆU THAM KHẢO
1. Thông số kỹ thuật xe ZIL 130
2. Tính toán thiết kế ô tô- Bài giảng của thầy PGS.TS. Nguyễn Trọng Hoan 3. Lý thuyết ô tô máy kéo- NXB KHKT Nguyễn Hữu Cẩn, Dư Quốc Thịnh,
Phạm Minh Thái, Nguyễn Văn Tài, Lê Thị Vàng 4. Kết cấu ô tô- NXB Bách Khoa Hà Nội
5. DVD Solid works tutorial 2009 6. Giáo trình solid works 2009. 7. Ansys.com.
8. Giáo trình ansys 13.
PHỤ LỤC
- Các chi tiết cơ bản trong kết cấu phanh:
TT Tên chi tiết Số lượng Hình ảnh trong Solid works
1 Bát chốt phanh 1 2 Bát chốt phanh (phía sau) 1 3 Cam 1 4 Chốt chẻ 2
5 Đinh tán bắt bát chốt phanh 4 6 Lò xo 4 7 Mâm phanh 1 8 Trụ đỡ cam 1 9 Tấm chắn giữ chốt 1
10 Vú tra mỡ 1
11 Tang trống 1
12 Bánh vít 1
13 Cần đẩy bầu
14 Chốt càng đẩy 1 15 Chốt chẻ càng đẩy 1 16 Đai ốc hãm M6 1 17 Đầu nối 1 18 Đệm tỳ 1
19 Nắp càng đẩy 1
(adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});