III. Tính bền một số chi tiết
4.Tính toán kiểm bền chốt phanh.
Khi làm việc thì guốc phanh quay quanh chốt phanh và khi đó chốt phanh chịu các ứng suất chèn dập và ứng suất cắt.
Vậy ta kiểm bền theo 2 ứng suất trên hơn nữa khi làm việc mô men phanh sinh ra tại cầu sau và lực tác dụng của chốt phanh đã tính toán phần họa đồ lực phanh. Ta chọn một số thông số nh là:
d: đờng kính chốt phanh d = 42mm = 4,2cm.
l: chiều dài làm việc của chốt phanh l = 45mm = 4,5cm Vậy ta có công thức tính ứng suất cắt là:
24. 4. . c U d τ π
= ở đây U: lực tác dụng của chốt phanh lên guốc U = 234KG
thay số vào ta có 2 2 4.2346 170 / 3,14.4, 2 c KG cm τ = =
* Công suất tính ứng suất chèn dập:
.cd cd U l d τ = thay số vào ta có 2346 2 124 / 4,5.4, 2 cd KG cm τ = =
Vật liệu chế tạo chốt phanh ta chọn là thép 30 có các ứng suất và ứng
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 46
suất chèn dập cho phép là [τc] = 400KG/cm2 và [σcd] = 800KG/cm2
Theo tính toán ta thấy với vật liệu và thông số ta đã chọn để chế tạo chôt phanh tì đảm bảo độ bền khi làm việc thoả mãn theo ứng suất chèn dập và ứng suất cắt.
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 47
Chơng III
Thiết kế hệ thống dẫn động phanh
III.1. Đặt vấn đề và nêu ra phơng án thiết kế. III.1.1. Đặt vấn đề.
Xe HUYNDAI nói chung là xe tải cỡ lớn với tải trọng 11 tấn (xe thiết kế) nói riêng là một loại xe có tính cơ động cao, trọng tải chuyên chở tơng đối lớn. Hiện nay nó là loại xe tải đợc sử dụng khá phổ biến ở nớc ta, dùng trong dân sự nơi địa hình tơng đối khó khăn nh ở các công trình xây dựng… Do nhu cầu sử dụng ở địa hình bằng phẳng hoặc ở các công trình xây dựng, nơi đông dân c… Để đảm bảo an toàn cho nên ta phải thiết kế loại xe có trọng lợng tơng đơng nhng đạt hiệu quả khai thác hệ thống cao và đặc biệt là hệ thống đảm bảo an toàn cao.
Thiết kế phanh tốt nhằm nâng cao độ an toàn chuyển động, góp phần nâng cao tốc độ kỹ thuật và nâng cao năng suất vận chuyển, tức là tăng đợc hiệu quả kinh tế.
Ta biết rằng xe HUYNDAI -11 tấn có hệ thống phanh dẫn động liên hợp phần dẫn động là phần khí nén. Có dẫn động một dòng cho cầu trớc và cầu sau còn cầu giữa lại dẫn động bởi 1dòng khác, các cơ cấu phanh đặt ở tất cả các bánh xe trong cơ cấu phanh xe có thể là loại có một hoặc hai xy lanh bánh xe, nếu là loại một xy lanh bánh xe thì 2 guốc phanh đợc điều khiển chung 1 xy lanh còn đối với loại 2 xy lanh thì mỗi guốc phanh chịu sự điều khiển bởi 1 xy lanh, đối với 1 cơ cấu phanh có 1 xy lanh bánh xe thì tọa ra một má xiết và một má nhả, má nhả thì chịu mô men phanh nhỏ hơn mô men phanh tác dụng lên má xiết do vậy khi thiết kế thì ta chế tạo má xiết có chiều dài lớn hơn má nhả xong hiện nay chúng ta để tạo sự dễ dàng cho sửa chữa và thay thế thì chế tạo 2 má có cùng kích thớc, còn đối với cơ cấu phanh có 2 xy lanh bánh xe thì cả guốc phanh đều là guốc xiết do vậy mà mô men tác dụng lên 2 má giống nhau trong phần tính toán thiết kế thì em thiết kế loại cơ cấu phanh có 1 xy lanh điều khiển 2 guốc phanh. Trong hệ thống dẫn động và trợ lực phanh ta vận dụng triệt để của xe cơ sở HUYNDAI - 11 tấn, thiết kế van bảo vệ 2 ngả đặt trớc tổng phanh điều khiển dẫn động phanh cho cầu trớc và cầu sau. Tổng phanh ta thiết kế dạng 2 tầng có tác dụng khi hỏng 1 tần trên của phanh, tầng dới vẫn hoạt động nhờ điều khiển nhờ cơ khí qua bu lông chặn và cần đẩy của van khi hỏng tầng dới và ngợc lại. Còn với bầu phanh dẫn động phanh cho trục trớc và trục sau của xe ta thiết kế cơ cấu dẫn động phanh để đảm bảo an
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 48
toàn và khắc phục các tính năng của xe HUYNDAI - 11 tấn. Vì vậy việc thiết kế 1 loại xe có tải trọng 11 tấn có đủ tính năng an toàn là 1 việc làm cần thiết.
III.1.2. Phơng án thiết kế.
Trong hệ thống dẫn động phanh ta tận dụng triệt để các cơ cấu của xe tham khảo và tính toán thiết kế 1 số cụm cơ cấu của hệ thống dẫn động (hình 15).
Khi nghiên cứu kỹ xem tham khảo là xe HUYNDAI -11 tấn trong hệ thống xe có hệ thống dẫn động liên hợp phanh trong hệ thống có các cụm cơ cấu đảm bảo an toàn khi chuyển động cho xe hoạt động trên đờng.
Trong phần thiết kế hệ thống dẫn động em tính toán và kiểm nghiệm một số cụm nh sau:
- Tổng van phanh - Van bảo vệ 2 ngả
- Cụm cơ cấu piston-xy lanh bánh xe
- Cụm cơ cấu piston thủy lực tại cụm chuyển đổi của khí nén - thủy lực - Piston màng của bầu khí nén.
Tổng van phanh có nhiệm vụ là cung cấp khí nén cho hệ thống và tổng van phanh có cấu tạo 2 tầng trong đó tầng trên cung cấp khí nén tới cơ cấu phanh trớc và giữa còn một tầng cung cấp khí nén cho cơ cấu phanh cầu sau. Khi không làm việc thì khoang thông với nhau và thông với khí quyển qua van xả. (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
16 Trong quá trình phanh thì tải trọng tác dụng lên các cầu là khác nhau do lực quán tính khi phanh th Trong ì trọng lợng dồn về cầu trớc, gia tốc chậm dần của xe khi phanh càng lớn thì tải trọng tác dụng lên cầu xe càng lớn. Do vậy bộ điều hòa lực phanh có nhiệm vụ là tự điều chỉnh áp lực phanh ở các bánh xe cho thích hợp để tăng hiệu quả phanh.
III.2. Tính toán một số cơ cấu dẫn động phanh. III.2.1. Tổng van phanh:
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 49
Hình 26: Tổng van phanh 1: Bu lông 2: Nửa dới
3: Phớt 4: Lò xo của píton trên 5: Vòng cao su của van 6: Van tầng trên
7: Phớt 8: Phớt
9: Lò xo 10: Vòng cao su của van tầng dới 11: Van 12: Vòng hãm van xả
13: Thân van xả 14: Đinh tán 15: Nửa trên : Piston tầng trên
17: Thanh nối 18: Piston tầng dới * Nguyên lý làm việc:
Khi làm việc thì cửa I và cửa II thông với bình khí nén tơng ứng với bầu phanh của cơ cấu phanh cầu trớc và cầu sau còn cửa III và cửa IV thông với cầu giữa, bình thờng thì các khoang trong tổng phanh đợc thông với khí trời qua van xả (13).
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 50
Khi làm việc thì ngời lái tác dụng lực vào bàn đạp phanh, qua các đòn dẫn động thì đẩy piston tầng trên đi xuống thẳng các lò xo của tầng trên mở van tầng trên và dòng khí nén đi từ bình khí tới đi qua cửa I đến cửa II đi đến bầu phanh chính của cơ cấu phanh trớc và sau, piston của tầng trên (16) di chuyển xuống nhờ liên kết mềm của 2 piston nên tác động lên piston tầng dới mở van tầng dới và dòng khí nén đi từ cửa III đến cửa IV đến bầu phanh chính của cơ cấu phanh cầu giữa và thực hiện quá trình phanh bánh xe tại các cơ cấu phanh bánh xe.
Khi giữ bàn đạp phanh ở một vị trí nhất định dòng khí nén vẫn tiếp tục đ- ợc cung cấp tới các bánh xe khi đó dòng khí nén từ cửa I và cửa III đi vào phí dới của Piston (16) và Piston (18) lúc này thì cộng với các lực của lò xo nén tầng trên và dới đẩy piston tầng trên lên với một lực cân bằng với lực đặt của bàn đạp phanh. Khi mà ngời lái tiếp tục đạp bàn đạp nhanh thì sự cân bằng trên bị phá vỡ dòng khí nén lại đợc cung cấp vào hệ thống.
Khi nhả bàn đạp thì từ các cơ cấu phanh bánh xe các lò xo hồi vị kéo mà phanh về vị trí ban đầu, đồng thời các lò xo trong tổng van cũng đẩy các pitôn đi chuyển lên phía trên đóng các van lại khí nén đợc xả qua cửa xả (13) hệ thống phanh dừng làm việc.
* Phần tính toán:
Trong hệ thống dẫn động phanh liên hợp thì tổng van phanh tiếp nhận 2 dòng khí từ bình khí nén vào để mở van phanh trong đó 1 dòng dùng để dẫn động cơ cấu phanh cầu trớc và còn dòng còn lại thì dùng để động cơ cấu phanh cầu sau.
Trong tổng van phanh thì em chỉ dựa trên cơ sở và đặc điểm làm việc của tổng phanh tính toán các piston trong hệ thống. Tổng van phanh trong hệ thống dẫn động ta thiết kế là tổng van phanh 2 tầng và nhiệm vụ của tổng van phanh là mở van để đa khí nén từ bình khí nén vào cụm chuyển đổi khí nén - thủy lực.
Van phân phối có tác dụng đảm bảo cho áp suất dòng khí dẫn động tỷ lệ thuận với lực tác dụng lên bàn đạp.
Điều kiện cân bằng của cơ cấu tùy động: van, màng và lò xo thể hiện nh sau:
Q = S.C
Lực bàn đạp tỷ lệ với dịch chuyển của bàn đạp nghĩa là hiện tợng tùy động tiến hành theo chuyển dịch. S: độ dịch chuyển của lò xo để mở van.
Q = Qbđ.ibđ = S.C C: Độ cứng của lò xo
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 51
Chọn C = 6 KG.
Ta chọn lực tác dụng lên bàn đạp là Qbđ = 15 KG
ibd: Tỷ sổ truyền của các cơ cấu bàn đạp chọn = 5,6 Thay số vào ta có S = Q .ibd bd 15.5,6
14mm
C = 6 =
Hành trình bàn đạp phanh theo tính toán ta thấy đảm bảo với quy định là nhỏ hơn 180mm. Dựa vào hành trình toàn bộ của bàn đạp phanh ta chọn hành trình tự do của bàn đạp phanh là:
So = 50mm (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
Khi làm việc thì ta xét sự cân bằng của tầng lên khi làm việc thì lực bàn đạo Qbđ tác dụng của ngời điều khiển thắng các lực lò xo và áp suất tác dụng vào phần dới của piston.
Ta có phơng trình cân bằng lực của tầng trên: Qbđ. ibđ = Flx1+ Flx2+S1.P
Trong đó có Qbđ: là lực tác dụng của ngời lái tác dụng vào bàn đạp phanh và do tác dụng của tổng van chỉ có tác dụng để mở van nên ta chọn lực bàn đạp nhỏ để cho ngời lái không khó khăn.
Qbđ = 15 (KG)
ibđ: Tỷ số truyền của các cơ cấu bàn đạp chọn = 5,6 F1x1: Lực lò xo của ta chọn lực này = 6 KG
F1x2: Lực lò xo con ta chọn = 3 KG P: áp suất trong hệ thống P = 6KG/cm2
Theo cân bằng của phơng trình cân bằng lực thì ta tính đợc diện tích của pitôn của tầng trên là.
S1.P = 15.5,6-3-6= 75 => S1 = 75/6 = 12,5cm2
Từ đây ta suy ra đợc đờng kính của piston:
d= 4.S 4.12,5 4cm 40mm
3,14 = 3,14 = =
Còn ở tầng dới thì ta không tính theo cân bằng lực mà xét khi 1 tầng bị hỏng nh vậy thì áp suất không đi vào tầng trên mà chỉ đi vào tầng dới cho nên qua đòn dẫn động thì lực bàn đạp tác dụng vào cơ cấu thanh đẩy và ta xét sự cân bằng lực của tầng dới cũng nh ở tầng trên thì lực bàn đạp cân bằng với các lực lò xo của tầng dới và áp suất tác dụng vào phần dới của pitôn tầng dới.
Ta có phát triển cân bằng lực của tầng dới là: Qbd'.ibd = F'x1 + F'x2 + S2P Trong đó thì F'x1: lực của lò xo chọn bằng = 6KG
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 52
F'x2: lực lò xo chọn bằng = 8 KG
ibđ: tỷ số truyền của bàn đạp và của các cơ cấu thanh truyền chọn là = 5,6.
Qbđ': khi 1 dòng bị hỏng thì lực bàn đạp phải thắng các lực của lò xo tầng trên nh vậy thì lực bàn đạp này phải lứon hơn một lợng nào đó và lúc này thì lực bàn đạp là Qbđ' lực này phải lớn hơn tổng các lực lò xo tầng trên cộng lại
Qbđ' = 25KG
Theo phơng trình cân bằng lực ta có:
S2P = 25.5,6-8-6=126 => S2=126/6=21cm2
d2 = 4.S 4.21 5,5cm 55mm 3,14
= = =
π
* Tính toán lò xo tầng trên của tổng phanh. Chọn hệ số đờng kính là C = D/d = 8 K =1,2 [ ]τ = 6000 KG/cm2 đối với thép 651 Đờng kính lò xo tính theo công thức: d≥ [ ]lx k.F .C 1,6 τ
Với các thông số đã có ở trên ta có d≥1,6 1, 2.6.8 0,16cm
6000 =
Vậy ta chọn d = 3,5mm
Đờng kính vòng lò xo từ C=D/d=8 => D=C.d = 8.35=28mm Đờng kính vòng lò xo ta lấy là D = 30mm.
Độ cứng của lò xo: C1=Flx
λ trong đó λ: độ dịch chuyển của lò xo λ = (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
9mm Thay số vào ta có C1= 6 0,67KG / mm 9= ứng suất lò xo lx 0 3 3 8.F .D.k 8.6.30.1, 2 12829 .d 3,14.0,35 τ = = = π KG/cm2
ứng suất lò xo theo tính toán nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo lò xo.
Số vòng làm việc của lò xo
Trong đó G: mô đun đàn hồi trợt G = 8.105KG/cm2
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 53
Thay số vào ta có: n0 = 0,9.8.10 .0,3535 4
8,3 .6 = 8 vòng
Số vòng toàn bộ của lò xo chịu nén n = n0 + 2=8+2=10 vòng Bớc của lò xo t = 0,2.D = 0,2.30 = 6mm. Độ lún của lò xo: l = lx 3 0 3 4 4 5 8.F .D .n 8.3.3 .6 0,65cm 6,5mm d .G =0,35 .8.10 = =
* Tính toán lò xo của tầng dới tổng phanh. Chọn hệ số đờng kính là C = D/d=8 K = 1,2 [ ]τ = 6000 KG/cm2 đối với thép 651 Đờng kính lò xo tính theo công thức: d≥ [ ]lx k.F .C 1,6 τ
Với các thông số đã có ở trên ta có d≥1,6 1, 2.8.8 0,15cm 6000 =
Vậy ta cọn d = 2,5mm
Đờng kính vòng lò xo từ C=D/d=8 => D=C.d=8.2,5 = 20mm Độ cứng của lò xo C1=Flx
λ trong đó λ: độ dịch chuyển của lò xo λ =
9mm Thay số vào ta có C1= 8 0,88KG / mm 9 = ứng suất lò xo lx 0 3 3 8.F .D.k 8.6.20.1, 2 17162 .d 3,14.0,35 τ = = = π KG/cm2
ứng suất lò xo theo tính toán nhỏ hơn ứng suất cho phép của vật liệu chế tạo lò xo.
n0 = 0,9.8.10 .0, 2535
8.3 .8
Trong đó G: mô đun đàn hồi trợt G =8.105KG/cm Thay số vào ta có n0 = 3 4
lx
.G.d 8.D .F
λ = 6 vòng
Số vòng toàn bộ của lò xo chịu nén n = n0+2=6+2=8 vòng Bớc của lò xo t = 0,2.D=0,2.30=6mm
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45 54
Độ lún của lò xo. 3 3 lx 0 4 4 5 8.F .D .n 8.8.2 .8 l 0,98cm d .G 3, 25 .8.10 = = = = 9,8mm
III.2.2. Van bảo vệ 2 ngả.
III.2.2.1. Cấu tạo và nguyên lý làm việc của van bảo vệ 2 ngả.
Van bảo vệ 2 ngả có nhiệm vụ phân phối khí nén từ máy nén khí theo 2 mạch dẫn động tơng ứng. Trong trờng hợp một trong các mạch có h hỏng thì các van có nhiệm vụ ngắt mạch h hỏng ra khỏi hệ thống đảm bảo cho sự làm việc bình thờng của mạch còn lại.
Hình 27: Sơ đồ van bảo vệ 2 ngả
1: Thân van 2: Piston trung tâm 3: Van một chiều 4: Piston chặn
5: Lò xo của piston chặn 6: Lò xo của piston trung tâm 7: Lò xo của van một chiều (adsbygoogle = window.adsbygoogle || []).push({});
I: Cửa dòng khí từ bình khí nén II: Cửa dòng khí đến bình khí nén III: Cửa dòng khí nén tới bình chứa * Nguyên lý làm việc:
Khi máy nén khí làm việc thì cấp khí nén tới các bình chứa khí nén và tr- ớc khi tới các bình khí thì đi qua van bảo vệ 2 ngả từ van bảo vệ này thì dòng khí đợc chia làm 2 dòng tới 2 bình chứa khí nén khác nhau. Khí nén vào cửa I
Đồ án tốt nghiệp Nguyễn Hoài Nam-K45